Влажното чистење (Wet Clean) е еден од критичните чекори во процесите на производство на полупроводници, чија цел е отстранување на различни загадувачи од површината на обландата за да се осигура дека следните чекори на процесот може да се изведат на чиста површина.
Како што големината на полупроводничките уреди продолжува да се намалува и барањата за прецизност се зголемуваат, техничките барања на процесите за чистење на нафора стануваат сè построги. Дури и најмалите честички, органски материјали, метални јони или остатоци од оксид на површината на обландата може значително да влијаат на перформансите на уредот, а со тоа да влијаат на приносот и сигурноста на полупроводничките уреди.
Основни принципи за чистење на нафора
Јадрото на чистењето на обландата лежи во ефикасното отстранување на различни загадувачи од површината на обландата преку физички, хемиски и други методи за да се осигура дека нафората има чиста површина погодна за последователна обработка.
Вид на контаминација
Главните влијанија врз карактеристиките на уредот
| член Контаминација | Дефекти на моделот
Дефекти на имплантација на јони
Дефекти на распаѓање на изолациониот филм
| |
| Метална контаминација | Алкални метали | Нестабилност на MOS транзистор
Распаѓање/разградување на оксидниот филм на портата
|
| Тешки метали | Зголемена струја на обратно истекување на PN раскрсницата
Дефекти на распаѓање на оксидниот филм на портата
Деградација во текот на животот на малцинскиот превозник
Генерирање на дефект на слојот за возбудување на оксидот
| |
| Хемиска контаминација | Органски материјал | Дефекти на распаѓање на оксидниот филм на портата
Варијации на CVD филм (време на инкубација)
Варијации на дебелината на филмот на термички оксид (забрзана оксидација)
Појава на магла (нафора, леќа, огледало, маска, ретикула)
|
| Неоргански допанти (B, P) | MOS транзистор Vth се поместува
Si супстрат и варијации на отпорност на полисилициумски лимови со висока отпорност
| |
| Неоргански бази (амини, амонијак) и киселини (SOx) | Деградација на резолуцијата на хемиски засилените отпори
Појава на контаминација на честички и магла поради создавање на сол
| |
| Филмови со оригинални и хемиски оксиди поради влага, воздух | Зголемен отпор на контакт
Распаѓање/разградување на оксидниот филм на портата
| |
Поточно, целите на процесот на чистење нафора вклучуваат:
Отстранување на честички: Користење на физички или хемиски методи за отстранување на мали честички прикачени на површината на обландата. Помалите честички потешко се отстрануваат поради силните електростатички сили меѓу нив и површината на обландата, што бара посебен третман.
Отстранување на органски материјал: Органските загадувачи како што се маснотиите и остатоците од фоторезист може да се залепат на површината на обландата. Овие загадувачи обично се отстрануваат со употреба на силни оксидирачки агенси или растворувачи.
Отстранување на метални јони: Остатоците од метални јони на површината на обландата може да ги намалат електричните перформанси, па дури и да влијаат на следните чекори на обработка. Затоа, за отстранување на овие јони се користат специфични хемиски раствори.
Отстранување оксид: Некои процеси бараат површината на обландата да биде ослободена од оксидни слоеви, како што е силициум оксид. Во такви случаи, природните оксидни слоеви треба да се отстранат за време на одредени чекори за чистење.
Предизвикот на технологијата за чистење на нафора лежи во ефикасното отстранување на загадувачите без негативно влијание на површината на обландата, како што е спречување на грубоста на површината, корозија или друго физичко оштетување.
2. Тек на процесот на чистење нафора
Процесот на чистење на нафора обично вклучува повеќе чекори за да се обезбеди целосно отстранување на загадувачите и да се постигне целосно чиста површина.
Слика: Споредба помеѓу сериски тип и чистење со единечна обланда
Типичен процес на чистење нафора ги вклучува следните главни чекори:
1. Пред-чистење (пред-чистење)
Целта на претходното чистење е да се отстранат лабавите загадувачи и големи честички од површината на обландата, што обично се постигнува преку плакнење со дејонизирана вода (DI Water) и чистење со ултразвук. Дејонизираната вода првично може да ги отстрани честичките и растворените нечистотии од површината на обландата, додека ултразвучното чистење користи кавитациони ефекти за да ја раскине врската помеѓу честичките и површината на обландата, што го прави полесно да се отстранат.
2. Хемиско чистење
Хемиското чистење е еден од основните чекори во процесот на чистење на нафора, со користење на хемиски раствори за отстранување на органски материјали, метални јони и оксиди од површината на обландата.
Отстранување на органски материјал: Вообичаено, ацетон или мешавина од амонијак/пероксид (SC-1) се користи за растворање и оксидација на органски загадувачи. Типичниот сооднос за растворот SC-1 е NH4OH
₂O2
₂O = 1:1:5, со работна температура од околу 20°C.
Отстранување на метални јони: Мешавините на азотна киселина или хлороводородна киселина/пероксид (SC-2) се користат за отстранување на металните јони од површината на обландата. Типичниот сооднос за растворот SC-2 е HCl
₂O2
2O = 1:1:6, при што температурата се одржува на приближно 80°C.
Отстранување на оксид: во некои процеси, потребно е отстранување на природниот оксиден слој од површината на обландата, за што се користи раствор на флуороводородна киселина (HF). Типичниот сооднос за растворот за HF е HF
₂O = 1:50 и може да се користи на собна температура.
3. Конечно чистење
По хемиското чистење, обландите обично поминуваат низ последниот чекор на чистење за да се осигура дека нема да останат хемиски остатоци на површината. За финалното чистење главно се користи дејонизирана вода за темелно плакнење. Дополнително, чистењето на озонската вода (O3/H2O) се користи за дополнително отстранување на преостанатите загадувачи од површината на обландата.
4. Сушење
Исчистените наполитанки мора брзо да се исушат за да се спречат водени жигови или повторно врзување на загадувачи. Вообичаените методи на сушење вклучуваат сушење со центрифугирање и прочистување со азот. Првата ја отстранува влагата од површината на обландата со вртење со големи брзини, додека втората обезбедува целосно сушење со дување сув азотен гас низ површината на обландата.
Загадувач
Име на процедурата за чистење
Опис на хемиска смеса
Хемикалии
| Честички | Пирана (СПМ) | Сулфурна киселина/водород пероксид/DI вода | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Амониум хидроксид/водород пероксид/ДИ вода | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Метали (не бакар) | SC-2 (HPM) | Хлороводородна киселина/водород пероксид/ДИ вода | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Пирана (СПМ) | Сулфурна киселина/водород пероксид/DI вода | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Разредена флуороводородна киселина/DI вода (не го отстранува бакарот) | HF/H2O1:50 | |
| Органски производи | Пирана (СПМ) | Сулфурна киселина/водород пероксид/DI вода | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Амониум хидроксид/водород пероксид/ДИ вода | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| ДИО3 | Озон во дејонизирана вода | O3/H2O оптимизирани мешавини | |
| Природен оксид | DHF | Разредете флуороводородна киселина/DI вода | HF/H2O 1:100 |
| БХФ | Пуферирана флуороводородна киселина | NH4F/HF/H2O |
3. Вообичаени методи за чистење на нафора
1. Метод за чистење RCA
Методот за чистење RCA е една од најкласичните техники за чистење нафора во полупроводничката индустрија, развиена од RCA Corporation пред повеќе од 40 години. Овој метод првенствено се користи за отстранување на органски загадувачи и нечистотии од метални јони и може да се заврши во два чекори: SC-1 (Стандардно чисто 1) и SC-2 (Стандардно чисто 2).
Чистење SC-1: Овој чекор главно се користи за отстранување на органски загадувачи и честички. Растворот е мешавина од амонијак, водород пероксид и вода, која формира тенок слој од силициум оксид на површината на обландата.
Чистење SC-2: Овој чекор првенствено се користи за отстранување на метални јонски загадувачи, користејќи мешавина од хлороводородна киселина, водород пероксид и вода. Остава тенок слој за пасивација на површината на обландата за да се спречи повторното загадување.
2. Метод на чистење со пирана (чистење со пирана со гравирање)
Методот за чистење на Пирана е високо ефективна техника за отстранување на органски материјали, користејќи мешавина од сулфурна киселина и водород пероксид, обично во сооднос 3:1 или 4:1. Поради екстремно силните оксидативни својства на овој раствор, може да отстрани голема количина на органска материја и тврдоглави загадувачи. Овој метод бара строга контрола на условите, особено во однос на температурата и концентрацијата, за да се избегне оштетување на нафората.
Ултразвучното чистење го користи ефектот на кавитација генериран од високофреквентните звучни бранови во течност за да ги отстрани загадувачите од површината на обландата. Во споредба со традиционалното ултразвучно чистење, мегасоничното чистење работи со поголема фреквенција, овозможувајќи поефикасно отстранување на честички со големина на подмикрона без да предизвика оштетување на површината на обландата.
4. Чистење со озон
Технологијата за чистење со озон ги користи силните оксидирачки својства на озонот за да ги разгради и отстрани органските загадувачи од површината на обландата, на крајот претворајќи ги во безопасен јаглерод диоксид и вода. Овој метод не бара употреба на скапи хемиски реагенси и предизвикува помало загадување на животната средина, што го прави нова технологија во областа на чистење на нафора.
4. Опрема за процесот на чистење нафора
За да се осигури ефикасноста и безбедноста на процесите за чистење на нафора, се користи разновидна напредна опрема за чистење во производството на полупроводници. Главните типови вклучуваат:
1. Опрема за влажно чистење
Опремата за влажно чистење вклучува различни резервоари за потопување, резервоари за чистење со ултразвук и сушење со центрифугирање. Овие уреди комбинираат механички сили и хемиски реагенси за да ги отстранат загадувачите од површината на обландата. Резервоарите за потопување обично се опремени со системи за контрола на температурата за да се обезбеди стабилност и ефективност на хемиските раствори.
2. Опрема за хемиско чистење
Опремата за хемиско чистење главно вклучува средства за чистење плазма, кои користат високоенергетски честички во плазмата за да реагираат и да ги отстранат остатоците од површината на обландата. Чистењето со плазма е особено погодно за процеси кои бараат одржување на интегритетот на површината без внесување на хемиски остатоци.
3. Автоматски системи за чистење
Со континуираното проширување на производството на полупроводници, автоматизираните системи за чистење станаа претпочитан избор за чистење на обланди од големи размери. Овие системи често вклучуваат автоматизирани механизми за пренос, системи за чистење со повеќе резервоари и системи за прецизна контрола за да се обезбедат конзистентни резултати од чистењето за секоја нафора.
5. Идни трендови
Како што полупроводничките уреди продолжуваат да се намалуваат, технологијата за чистење нафора се развива кон поефикасни и еколошки решенија. Идните технологии за чистење ќе се фокусираат на:
Отстранување на поднанометарски честички: Постојните технологии за чистење можат да се справат со честички од нанометарска скала, но со дополнителното намалување на големината на уредот, отстранувањето на поднанометарските честички ќе стане нов предизвик.
Зелено и еколошко чистење: Намалувањето на употребата на еколошки штетни хемикалии и развивањето поеколошки методи за чистење, како што се чистењето со озон и мегасоничното чистење, ќе стануваат сè поважни.
Повисоки нивоа на автоматизација и интелигенција: Интелигентните системи ќе овозможат следење во реално време и прилагодување на различни параметри за време на процесот на чистење, дополнително подобрување на ефикасноста на чистењето и ефикасноста на производството.
Технологијата за чистење на нафора, како критичен чекор во производството на полупроводници, игра витална улога во обезбедувањето чисти површини на нафора за следните процеси. Комбинацијата на различни методи за чистење ефикасно ги отстранува загадувачите, обезбедувајќи чиста површина на подлогата за следните чекори. Како што напредува технологијата, процесите на чистење ќе продолжат да се оптимизираат за да се задоволат барањата за поголема прецизност и помали стапки на дефекти во производството на полупроводници.
Време на објавување: Октомври-08-2024 година