集成电路制造工艺作者刘新彭勇蒲大雁主编第4章集成电路制造中的污染控制课件.pptxVIP

第4章 集成电路制造中的污染控制本章的学习目标： 1.了解集成电路制造中玷污的的种类。 2.了解集成电路制造中玷污控制的方法。 3. 熟悉清洗工艺流程及清洗设备。 4. 掌握化学湿法清洗及工艺流程操作。4.1 集成电路制造中的玷污净化间玷污分为五类： 颗粒 金属杂质 有机物玷污 自然氧化层 静电释放（ESD）1. 颗粒图4-1 人类头发对0.18微米颗粒的相对尺寸2. 金属杂质金属离子在半导体材料是高度活动性的，可被称为可动离子玷污（MIC）。MIC玷污能迁移到栅结构中的氧化硅界面，改变开启晶体管所需的阈值电压（见图4-3）图4-3 可动离子玷污改变阈值电压3. 有机物玷污 有机物玷污是指那些包含碳的物质,几乎总是同碳自身及氢结合在一起,有时也和其他元素结合在一起。有机物玷污的一些来源包括细菌、润滑剂、蒸汽、清洁剂、溶剂和潮气。4. 自然氧化层 自然氧化层引起的一个问题在于金属导体的接触区。接触使得互连线和半导体器件的源区及漏区保持电学连接，如果有自然氧化层存在，将增加接触电阻，减少甚者可能阻止电流流过。图4-4 接触孔底部的自然氧化层引起差的电接触5. 静电释放(ESD)一旦硅片表面有了电荷积累，它产生的电场就能吸引带电颗粒或极化并吸引中性颗粒到硅片表面。 图4-5 带电硅片吸附颗粒4.2 玷污的源与控制1. 空气2. 人超净服系统的目标是满足以下职能标准：对身体产生的颗粒和浮质的总体抑制；超静服系统颗粒零释放；对ESD的零静电积累；无化学和生物残余物的释放。图4-6 穿净化服的技术员图4-7 早期净化间的舞厅式布局图4-8净化间间格和夹层的概念3. 净化间布局4. 生产设备 工艺设备中各种颗粒玷污来源的一些例子: 剥落的副产物积累在腔壁上； 自动化的硅片装卸与传送； 机械操作，如旋转手柄和开关阀门； 真空环境的抽取和排放； 清洗和维护过程。4.3清洗工艺晶圆表面有各种不同类型的玷污，每一种在晶圆上表现为不同的问题，只有知道了各种玷污的来源，明确各种玷污的影响，针对具体的玷污，才能制定出具体的清洗方法，各种玷污的来源和相对的影响。1. 化学湿法清洗工艺 典型的硅片湿法清洗流程如下： 第一步是去除有机物和金属，用到的试剂是H2SO4/H2O2(SPM)。 硫酸具有强氧化能力，可把金属溶解在药水里进行清洗，同时硫酸也具有很强的脱水性，可以使用有机物脱水而碳化，而过氧化氢可将碳化物氧化成一氧化碳或二氧化碳气体。 第二步是去除颗粒，一般用NH4OH/H2O2/H2O(APM)1号标准清洗液(SC-1)。SC-1清洗液是碱性溶液，主要通过氧化颗粒或电学排斥作用。H2O2是强氧化剂，能氧化硅片表面和颗粒。颗粒上的氧化层能提供消散机制，分裂并溶解颗粒，能破化颗粒和硅片表面之间的附着力。图4-9 颗粒在SC-1中的氧化合溶解图4-10 颗粒通过负电荷排斥而去除2. 干法清洗工艺图4-11 等离子清洗机的工作原理及清洗过程