半导体 | 污染控制
一、污染类型
微粒的大小必须是第一层金属半个节距的一半。半个节距是相邻金属条之间间距的一半。落于器件的关键部位并毁坏了器件功能的微粒被称为致命缺陷。致命缺陷还包括晶体缺陷和其他由工艺过程引入的问题。
2)金属离子
半导体器件在其晶圆上精心布局了N型和P型的掺杂区域,以及这些区域间精确的N/P相邻带。这些区域的电阻率必须得到精确控制,以确保器件的性能和可靠性。通过在硅晶体和晶圆中有意掺入特定的掺杂离子,我们能够精确调控这些关键特性。只需极微量的掺杂物质,就能达到预期效果。然而,即便是晶圆中微量的带电污染物,也可能显著改变器件的标准特性,影响其工作表现和可靠性。
在半导体制造领域,除了微粒和金属离子之外,第三种主要污染物是不必要的化学物质。这些化学物质可能以微量形式存在于工艺中使用的化学品和水中,它们对芯片制造过程产生不利影响。这些痕量物质可能导致晶圆表面发生非预期的蚀刻,形成难以清除的化合物,或者导致工艺过程的不均匀性。氯就是这类污染物的一个例子,它在工艺中使用的化学品中的浓度受到严格的限制和管理。
细菌是第四大类的主要污染物。细菌是在水的系统中或不定期清洗的表面生成的有机物。细菌一旦在器件上形成,会成为颗粒污染物或给器件表面引入不希望见到的金属离子。
空气中分子污染(AMC)是难捕捉之物的分子,它们从工艺设备,或化学品传送系统,或由材料,或人带入生产区域。晶圆从一个工艺设备传送到另一个能将搭乘分子带入下一个设备。AMC包括在生产区域使用的全部气体、掺杂品、加工用化学品。这些可能是氯气、潮气、有机物、酸、碱及其他物质。
污染
危害
器件工艺良品率降低:在一个污染环境中制成的器件会引起多种问题。污染会改变器件的尺寸,改变表面的洁净度,和造成有凹痕的表面。在晶片生产的过程中,有一系列的质量检验和检测,它们是为检测出被污染的晶圆而特殊设计的。高度的污染使得仅有少量的晶圆能够完成全工艺过程,从而导致成本升高。
器件性能差:一个更为严重的问题是在工艺过程中漏检的小问题。在工艺步骤中的不需要的化学物质和AMC可能改变器件尺寸或材料质量。在晶圆中高密度的可移动离子污染物可能会改变器件的电性能。这个问题通常是在晶圆制造工艺完成后的电测试(也成为晶圆或芯片拣选)中显现出来的。
器件可靠性低:最令人担心的莫过于污染对器件可靠性的失效影响。小剂量的污染物可能会在工艺过程中进入晶圆,而未被通常的器件测试检验出来。然而,这些污染物会在器件内部移动,最终停留在电性敏感区域,从而引起器件失效。这一失效模式成为航天工业和国防工业的首要关注点。
二、污染源
污染源是指任何影响产品生产或产品功能的一切事物。由于半导体固态器件的要求较高,所以就决定了晶圆的洁净度要求远远高于大多数其他工业的洁净程度。实际上晶圆生产期间任何与产品相接触的物质都是潜在的污染源。主要的污染源有:
空气 人员 工艺使用水 工艺化学气体、溶液 静电 工艺设备
每种污染源的产生类型和级别,都需要对其进行特殊控制以满足净化的要求。
因此,洁净室的设计就显得尤为重要。洁净室的目的是保持加工车间中空气的洁净,另外提高生产自动化水平也是降低污染的一种有效方法。共有4种不同的洁净室设计方法:
洁净工作台
隧道型设计
完全洁净室
微局部环境
因此,工作人员进入工作区域必须穿超净服,戴上帽子,穿上鞋套,以减少污染。
对身体产生的颗粒和浮质的总体抑制
超净服系统颗粒零释放
对ESD的零静电积累
无化学和生物残余物的释放
去离子水在25℃时的电阻是18000000Ω·cm,也就是一般称为18MΩ。下图显示了当水中含有大量不同的溶解物质时的电阻值。在VLSI制造中,工艺水的目标是18MΩ,水中的细菌是通过紫外线去除。
除了许多湿(液体)化学品工艺制程,半导体晶圆还要使用许多气体来加工。这些气体有些是从空气中分离出来的,如氧气、氮气和氢气,还有些是特制的气体,如砷烷和四氯化碳。和化学品一样,气体也必须清洁地传输至工艺工作台与设备中。气体质量由以下4项指标来衡量:
纯度
水气含量
微粒
金属离子
所有工艺气体都要求极高的纯度,用于氧化、溅射、等离子刻蚀、化学气相沉积(CVD)反应离子刻蚀、离子注入和扩散等工艺的气体也有特殊要求。所有涉及化学反应的工艺都需要能量。如果工艺气体被其他气体污染,则预期的反应就会产生显著改变,或者在晶圆表面的反应结果也产生改变。
微粒产生率的降低要从设计方法与材料的选择入手。其他因素包括颗粒进入品圆与淀积反应的机械装置的传播方法,例如静电。大多数设备是在与客户的品圆制造厂相同洁净度的净化间制造的。一组不同的工艺设备共享同一个洁净局部装卸空间可以降低使用多个装卸站所产生的污染。有一种趋势是在工艺反应室配备现场(insitu)的微粒监视器。
参考文献:
内容来源:编辑整理
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- 半导体 | 污染控制
- 污染是可能将芯片生产工业扼杀在摇篮里的首要原因之一。
-
- 从源头控制污染:甲烷传感器在油气回收中的应用
- 油气产生于油品生产、储运装卸等过程中的挥发,会造成油品损耗、影响大气质量和人体健康,并且存在爆炸等安全隐患。油气回收可以将原本会被排放的油气重新收集利用,提高油品的利用率,减少资源浪费,改善空气质量。
-
- ICP-MS实验室—控制污染和实现低检测限的实用技巧
- 实验室控制污染、实现低检测限的tips分享~
-
- 全球GMP合规--药品污染控制策略(CCS)创新实践大会
- 上海溱孚科技诚邀您的莅临:\x0d\x0a时间:2024年2月28-29日\x0d\x0a地点:南京开元大酒店\x0d\x0a展位号:13
-
- 半导体 | 良品率
- 提高工艺和产品的良品率对半导体工业至关重要。
-
- 半导体 | 刻蚀工艺
- 利用光刻工艺所形成的光刻胶作为掩膜来进行的
-
- 半导体 | CMOS工艺流程
- 互补金属氧化物半导体
-
- 半导体 | 金属化工艺
- 金属化工艺是把各个元件连接到一起的材料工艺、连线过程。
-
- 半导体 | 掺杂工艺
- 掺杂是控制半导体材料导电性、导电类型的重要步骤。
-
- 半导体 | 氧化工艺
- 氧化过程的作用是在晶圆表面形成保护膜。它可以保护晶圆不受化学杂质影响、避免漏电流进入电路、预防离子植入过程中的扩散以及防止晶圆在刻蚀时滑脱。
-
- 半导体 | 清洗工艺
- 据统计,清洗工艺的次数占到了在整个芯片制造工艺步骤的三分之一,是芯片制造的重要环节。
-
- 半导体光刻胶国产化进程
- 目前,我国集成电路用半导体光刻胶尤其是高端产品仍高度依赖进口。高端半导体光刻胶对于实现中国半导体产业链的安全自主可控至关重要。
-
- 半导体 | 清洗和干燥设备
- 清洗和干燥设备是前段制程中最常用的设备
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi
参与评论
登录后参与评论