微电子工艺原理-第5讲清洗工艺课件.ppt
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- 关 键 词:
- 微电子 工艺 原理 清洗 课件
- 资源描述:
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1、8/3/2022111、清洗的概念及超净室环境介绍、清洗的概念及超净室环境介绍2、污染的类别及清除过程、污染的类别及清除过程 8/3/202221三道防三道防线线:净净化化环环境(境(clean room)硅片硅片清清洗(洗(wafer cleaning)吸吸杂杂(gettering)8/3/202231芯片代加工工芯片代加工工厂厂的的环环境通境通过过以下措施以下措施进进行行:HEPA(high-efficiency particulate arresting)filters and recirculation for the air.(高效过滤器和空气再循环)“Bunny suits”for
2、 workers.(工作人员的超净工作服)Filtration of chemicals and gases.(高纯化学药品和气体)Manufacturing protocols.(严格的制造规程)HEPA:HighEfficiencyParticulateAir恒温,恒湿,恒尘,恒压,恒震,恒静1、净净化化环环境境 8/3/202241From Intel Museum风淋室 8/3/202251净净化化级别级别:每立方英尺空:每立方英尺空气气中含有尺度大于中含有尺度大于0.5m mm的粒子的粒子总数总数少于少于X个个。(。(1立方英尺立方英尺=0.283立方米)立方米)0.5um 8/3/
3、202261 8/3/202271高效高效过滤过滤排排气气除除尘尘超超细细玻璃玻璃纤纤维构维构成的多成的多孔孔过滤过滤膜:膜:过滤过滤大大颗颗粒,粒,静电静电吸附小吸附小颗颗粒粒泵泵循循环环系系统统2022 C4046RH 8/3/202281由于集成电路內各元件及连线相当微细,因此制造过程中,如果遭到灰尘、金属的污染,很容易造成芯片内电路功能的损坏,形成短路或断路,导致集成电路的失效!在现代的VLSI工厂中,75%的产品率下降都来源于硅芯片上的颗粒污染。例例1.一集成一集成电电路路厂厂 产产量量1000片片/周周100芯片芯片/片,芯片,芯片价格片价格为为$50/芯片,如果芯片,如果产产率率
4、为为50,则则正好保本。若正好保本。若要年要年赢赢利利$10,000,000,产产率增加需要率增加需要为为产产率提高率提高3.8%,将带来将带来年利年利润润1千万美元!千万美元!年年产产能能=年年开开支支为为1亿亿3千万千万100010052$5050%=$130,000,000 8/3/202291污染物可能包括:微尘,有机物残余,重金属,碱离子 8/3/2022101颗颗粒粒:所有可以落在硅片表面的都:所有可以落在硅片表面的都称称作作颗颗粒。粒。颗颗粒粒来来源:源:空空气气人体人体设备设备化化学学品品超超级净级净化空化空气气风风淋吹淋吹扫扫、防、防护护服、面服、面罩罩、手套等,机器手手套等
5、,机器手/人人特殊特殊设计设计及材料及材料定期定期清清洗洗超超纯纯化化学学品品去离子水去离子水 8/3/2022111各各种种可能落在芯片表面的可能落在芯片表面的颗颗粒粒 8/3/2022121v粒子附着的机理:静电力,范德华力,化学键等v去除的机理有四种:1 溶解 2 氧化分解 3 对硅片表面轻微的腐蚀去除 4 粒子和硅片表面的电排斥 去除方法:湿法刻蚀,megasonic(超声清洗)8/3/2022131 8/3/20221412、金属的玷污来来源:源:化化学试剂学试剂,离子注入、反,离子注入、反应应离子刻离子刻蚀蚀等工等工艺艺v量量级级:1010原子原子/cm2影影响响:在界面形成缺陷,
6、影在界面形成缺陷,影响响器件性能,成品率下降器件性能,成品率下降增加增加p-n结结的漏的漏电电流,流,减减少少少少数载数载流子的流子的寿寿命命 8/3/2022151不同工不同工艺过艺过程引入的金程引入的金属污属污染染干法刻蚀离子注入 去胶水汽氧化910111213Log(concentration/cm2)Fe Ni Cu 8/3/2022161还原氧化 8/3/2022171电负电负性性Cu+eCu-SiSi+eCu2-+2eCu 8/3/2022181反反应优应优先向左先向左 8/3/20221913、有机物的玷有机物的玷污污来来源:源:环境中的有机蒸汽 存储容器 光刻胶的残留物去除方法
7、:强去除方法:强氧氧化化 臭氧干法 Piranha:H2SO4-H2O2 臭氧注入纯水 8/3/20222014、自然氧化层 在空气、水中迅速生长 带来的问题:接触电阻增大难实现选择性的CVD或外延成为金属杂质源难以生长金属硅化物 清洗工艺:HFH2O(ca.1:50)8/3/2022211典型的典型的湿湿法化法化学清学清洗洗药药品品 8/3/2022221有机物有机物/光刻光刻胶胶的的两种清两种清除方法:除方法:氧氧等离子体干法刻等离子体干法刻蚀蚀:把光刻:把光刻胶胶分解分解为气态为气态CO2H2O(适用于大多(适用于大多数数高分子膜)高分子膜)注意:高注意:高温温工工艺过艺过程程会会使使污
8、污染物染物扩扩散散进进入硅片或薄膜入硅片或薄膜前端工前端工艺艺(FEOL)的)的清清洗尤洗尤为为重要重要金金属属Piranha(SPM:sulfuric/peroxide mixture)H2SO4(98):H2O2(30)=2:14:1把光刻把光刻胶胶分解分解为为CO2H2O(适合于几乎所有有机物)(适合于几乎所有有机物)8/3/2022231标准清洗液标准清洗液-SC1(APM,Ammonia Peroxide Mixture):):NH4OH(28%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:51:2:7 7080 C,10min 碱碱性(性(pH值值7)可以氧化有机膜和金属形成络合物缓
9、慢溶解原始氧化层,并再氧化可以去除颗粒NH4OH对硅有腐蚀作用RCA标标准准清清洗洗OHOHOHOHOHOHRCA 是标准工艺可以有效去除重金属、有机物等.8/3/2022241标准清洗液标准清洗液-SC2:HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:61:2:8 7080 C,10min 酸性(酸性(pH值值7)可以可以将碱将碱金金属属离子及离子及Al3、Fe3和和Mg2在在SC-1溶溶液中形成的不溶的液中形成的不溶的氢氧氢氧化物反化物反应应成溶于水的成溶于水的络络合物合物可以可以进进一步去除一步去除残残留的重金留的重金属污属污染(如染(如Au)RCA与与超超声声波振波振动动共
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