半导体洁净厂房中的四大污染物-洁净室.PDFVIP

技术前沿 Tech Frontier 半导体洁净厂房中的四大污染物 提要 定为0.06 微米135 个，每平方厘米每层。 污染是可能将新兴的芯片生产工业扼杀于摇篮中的 首要问题之一。半导体工业起步于由航空工业发展而来的 金属离子 洁净室技术。如今，大规模的复杂的洁净室辅助工业已经 半导体器件在整个晶片上N 型和P 型的掺杂区域以 形成，洁净室技术也与芯片的设计及线宽技术同步发展。 及在精确的N/P 相邻区域，都需要具有可控的电阻率。通 通过不断地解决在各个芯片技术时代所存在的污染问题， 过在晶体和晶片上有目的地掺杂特定的掺杂离子来实现对 这一工业自身也得到了发展。以前的一些小问题，有可能 这三个性质的控制。非常少量的掺杂物即可实现我们希望 成为当今芯片生产中足以致命的缺陷。 的效果。但遗憾的是，在晶片中出现的极少量的具有电性 的污染物也会改变器件的典型特征，改变它的工作表现和 可靠性参数。 可以引起上述问题的污染物称为可移动离子污染物 （MICs ）。它们是在材料中以离子形态存在的金属离子。 而且，这些金属离子在半导体材料中具有很强的可移动性。 也就是说，即便在器件通过了电性能测试并且运送出去， 半导体器件极易受到多种污染物的损害。这些污染物 金属离子仍可在器件中移动从而造成器件失效。遗憾的是， 可归纳为以下四类。分别是： 能够在硅器件中引起这些问题的金属存在于绝大部分的化 1. 微粒 ；2. 金属离子 ；3. 化学物质 ；4. 细菌。 学物质中。 钠是在未经处理的化学品中最常见的可移动离子污 微粒 染物，同时也是硅中移动性最强的物质。因此，对钠的控 半导体器件，尤其是高密度的集成电路，易受到各 制成为硅片生产的首要目标。MIC 的问题在MOS 器件中 种污染的损害。器件对于污染的敏感度取决于较小的特 表现最为严重，这一事实促使一些化学品生产商研制开发 征图形的尺寸和晶片表面沉积层的薄度。目前的量度尺 MOS 级或低钠级的化学品。这些标识都意味着较低的可 寸已经降到亚微米级。一微米（micro;m ）是非常小的。 移动污染物的等级。 一厘米等于 10,000 微米。人的头发的直径为 100 微米。 这种非常小的器件尺寸导致器件极易受到由人员，设备 化学品 和工艺操作用使用的化学品所产生的存在于空气中的颗 在半导体工艺领域第三大主要的污染物是不需要的 粒污染的损害。由于特征图形尺寸越来越小，膜层越来 化学物质。工艺过程中所用的化学品和水可能会受到对芯 越薄，所允许存在的微粒尺寸也必须被控制在更小的尺 片工艺产生影响的痕量物质的污染。它们将导致晶片表面 度上。 受到不需要的刻蚀，在器件上生成无法除去的化合物，或 由经验所得出的法则是微粒的大小要小于器件上最 者引起不均匀的工艺过程。氯就是这样一种污染物，它在 小的特征图形尺寸的 1/10 倍 1。直径为0.03 微米的微粒 工艺过程中用到的化学品中的含量受到严格的控制。 将会损害0.3 微米线宽大小的特征图形。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 细菌 还包括晶体缺陷和其它由于工艺过程引入带来的问题。在