Kebersihan dipermukaan waferakan sangat mempengaruhi kadar kelayakan proses dan produk semikonduktor seterusnya. Sehingga 50% daripada semua kerugian hasil disebabkan olehpermukaan waferpencemaran.
Objek yang boleh menyebabkan perubahan tidak terkawal dalam prestasi elektrik peranti atau proses pembuatan peranti secara kolektif dirujuk sebagai bahan cemar. Bahan cemar mungkin berasal dari wafer itu sendiri, bilik bersih, alat proses, bahan kimia proses atau air.waferpencemaran secara amnya boleh dikesan melalui pemerhatian visual, pemeriksaan proses, atau penggunaan peralatan analisis yang kompleks dalam ujian peranti akhir.
▲Kotoran pada permukaan wafer silikon | Rangkaian sumber imej
Hasil analisis pencemaran boleh digunakan untuk menggambarkan tahap dan jenis pencemaran yang dihadapi olehwaferdalam langkah proses tertentu, mesin tertentu atau keseluruhan proses. Mengikut klasifikasi kaedah pengesanan,permukaan waferpencemaran boleh dibahagikan kepada jenis berikut.
Pencemaran logam
Pencemaran yang disebabkan oleh logam boleh menyebabkan kecacatan peranti semikonduktor dalam pelbagai peringkat.
Logam alkali atau logam alkali tanah (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba, dsb.) boleh menyebabkan arus bocor dalam struktur pn, yang seterusnya membawa kepada voltan pecahan oksida; logam peralihan dan logam berat (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb, dsb.) boleh mengurangkan kitaran hayat pembawa, mengurangkan hayat perkhidmatan komponen atau meningkatkan arus gelap apabila komponen berfungsi.
Kaedah biasa untuk mengesan pencemaran logam ialah pendarfluor sinar-X pantulan total, spektroskopi serapan atom dan spektrometri jisim plasma berganding induktif (ICP-MS).
▲ Pencemaran permukaan wafer | ResearchGate
Pencemaran logam mungkin datang daripada reagen yang digunakan dalam pembersihan, etsa, litografi, pemendapan, dsb., atau daripada mesin yang digunakan dalam proses, seperti ketuhar, reaktor, implantasi ion, dsb., atau ia mungkin disebabkan oleh pengendalian wafer yang cuai.
Pencemaran zarah
Mendapan bahan sebenar biasanya diperhatikan dengan mengesan cahaya yang tersebar dari kecacatan permukaan. Oleh itu, nama saintifik yang lebih tepat untuk pencemaran zarah ialah kecacatan titik cahaya. Pencemaran zarah boleh menyebabkan kesan penyekatan atau penyamaran dalam proses etsa dan litografi.
Semasa pertumbuhan atau pemendapan filem, lubang jarum dan mikrovoid terhasil, dan jika zarahnya besar dan konduktif, ia juga boleh menyebabkan litar pintas.
▲ Pembentukan pencemaran zarah | Rangkaian sumber imej
Pencemaran zarah kecil boleh menyebabkan bayang-bayang di permukaan, seperti semasa fotolitografi. Jika zarah besar terletak di antara photomask dan lapisan photoresist, ia boleh mengurangkan resolusi pendedahan sentuhan.
Di samping itu, mereka boleh menyekat ion dipercepatkan semasa implantasi ion atau etsa kering. Zarah juga mungkin tertutup oleh filem, supaya terdapat benjolan dan benjolan. Lapisan termendap seterusnya mungkin retak atau menahan pengumpulan di lokasi ini, menyebabkan masalah semasa pendedahan.
Pencemaran organik
Bahan cemar yang mengandungi karbon, serta struktur ikatan yang dikaitkan dengan C, dipanggil pencemaran organik. Bahan cemar organik boleh menyebabkan sifat hidrofobik yang tidak dijangka padapermukaan wafer, meningkatkan kekasaran permukaan, menghasilkan permukaan berjerebu, mengganggu pertumbuhan lapisan epitaxial, dan menjejaskan kesan pembersihan pencemaran logam jika bahan cemar tidak disingkirkan terlebih dahulu.
Pencemaran permukaan sedemikian biasanya dikesan oleh instrumen seperti MS desorpsi haba, spektroskopi fotoelektron sinar-X, dan spektroskopi elektron Auger.
▲Rangkaian sumber imej
Pencemaran gas dan pencemaran air
Molekul atmosfera dan pencemaran air dengan saiz molekul biasanya tidak dikeluarkan oleh udara zarah kecekapan tinggi (HEPA) biasa atau penapis udara penembusan ultra rendah (ULPA). Pencemaran sedemikian biasanya dipantau oleh spektrometri jisim ion dan elektroforesis kapilari.
Sesetengah bahan cemar mungkin tergolong dalam pelbagai kategori, contohnya, zarah mungkin terdiri daripada bahan organik atau logam, atau kedua-duanya, jadi jenis pencemaran ini juga boleh dikelaskan sebagai jenis lain.
▲Pencemar molekul gas | IONICON
Di samping itu, pencemaran wafer juga boleh dikelaskan sebagai pencemaran molekul, pencemaran zarah, dan pencemaran serpihan hasil proses mengikut saiz sumber pencemaran. Semakin kecil saiz zarah pencemaran, semakin sukar untuk dikeluarkan. Dalam pembuatan komponen elektronik hari ini, prosedur pembersihan wafer menyumbang 30% - 40% daripada keseluruhan proses pengeluaran.
▲Kotoran pada permukaan wafer silikon | Rangkaian sumber imej
Masa siaran: Nov-18-2024