Nam tozalash (Nam tozalash) yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish jarayonlaridagi muhim bosqichlardan biri bo'lib, keyingi jarayon bosqichlari toza sirtda bajarilishini ta'minlash uchun plastinka yuzasidan turli ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashga qaratilgan.
Yarimo'tkazgichli qurilmalarning o'lchamlari kichrayib borishi va aniqlik talablari ortishi bilan, plastinkalarni tozalash jarayonlarining texnik talablari tobora kuchayib bormoqda. Plitalar yuzasidagi eng kichik zarrachalar, organik materiallar, metall ionlari yoki oksid qoldiqlari ham qurilmaning ishlashiga sezilarli darajada ta'sir qilishi mumkin, shu bilan yarimo'tkazgichli qurilmalarning samaradorligi va ishonchliligiga ta'sir qiladi.
Gofretni tozalashning asosiy tamoyillari
Gofretni tozalashning asosiy maqsadi gofret yuzasidan turli xil ifloslantiruvchi moddalarni fizik, kimyoviy va boshqa usullar orqali samarali ravishda olib tashlashdan iborat bo'lib, gofretning keyingi ishlov berish uchun yaroqli toza yuzasiga ega bo'lishini ta'minlaydi.
Kontaminatsiya turi
Qurilma xususiyatlariga asosiy ta'sirlar
| Maqola ifloslanishi | Naqshdagi nuqsonlar
Ion implantatsiyasi nuqsonlari
Izolyatsiya plyonkasining parchalanish nuqsonlari
| |
| Metall ifloslanishi | Ishqoriy metallar | MOS tranzistorining beqarorligi
Darvoza oksidi plyonkasining parchalanishi/degradatsiyasi
|
| Og'ir metallar | PN birikmasining teskari oqish oqimining ortishi
Darvoza oksidi plyonkasining parchalanish nuqsonlari
Ozchilik tashuvchilarining umr bo'yi degradatsiyasi
Oksid qo'zg'alish qatlami nuqsonining paydo bo'lishi
| |
| Kimyoviy ifloslanish | Organik material | Darvoza oksidi plyonkasining parchalanish nuqsonlari
CVD plyonkasi o'zgarishlari (inkubatsiya vaqtlari)
Termik oksid plyonka qalinligining o'zgarishi (tezlashtirilgan oksidlanish)
Tuman paydo bo'lishi (plastinka, linza, oyna, niqob, to'r pardasi)
|
| Noorganik qo'shimchalar (B, P) | MOS tranzistorining V-chi siljishi
Si substrati va yuqori qarshilikli poli-kremniyli qatlamlarning qarshilik o'zgarishlari
| |
| Noorganik asoslar (aminlar, ammiak) va kislotalar (SOx) | Kimyoviy kuchaytirilgan rezistlarning piksellar sonini pasaytirish
Tuz hosil bo'lishi natijasida zarrachalar ifloslanishi va tuman paydo bo'lishi
| |
| Namlik, havo tufayli tabiiy va kimyoviy oksid plyonkalari | Kontakt qarshiligining ortishi
Darvoza oksidi plyonkasining parchalanishi/degradatsiyasi
| |
Xususan, gofretni tozalash jarayonining maqsadlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Zarrachalarni olib tashlash: Plita yuzasiga biriktirilgan mayda zarrachalarni olib tashlash uchun fizik yoki kimyoviy usullardan foydalanish. Kichikroq zarrachalarni olib tashlash ular va plita yuzasi orasidagi kuchli elektrostatik kuchlar tufayli qiyinroq bo'ladi va bu maxsus ishlov berishni talab qiladi.
Organik moddalarni olib tashlash: Yog 'va fotorezist qoldiqlari kabi organik ifloslantiruvchi moddalar plastinka yuzasiga yopishib qolishi mumkin. Bu ifloslantiruvchi moddalar odatda kuchli oksidlovchi moddalar yoki erituvchilar yordamida olib tashlanadi.
Metall ionlarini olib tashlash: Plitalar yuzasidagi metall ion qoldiqlari elektr ishlashini pasaytirishi va hatto keyingi ishlov berish bosqichlariga ta'sir qilishi mumkin. Shuning uchun, bu ionlarni olib tashlash uchun maxsus kimyoviy eritmalar qo'llaniladi.
Oksidni olib tashlash: Ba'zi jarayonlar plita yuzasining kremniy oksidi kabi oksid qatlamlaridan xoli bo'lishini talab qiladi. Bunday hollarda, ma'lum tozalash bosqichlarida tabiiy oksid qatlamlarini olib tashlash kerak.
Plitalarni tozalash texnologiyasining qiyinligi plita yuzasiga salbiy ta'sir ko'rsatmasdan, masalan, sirtning qo'pollashishi, korroziyasi yoki boshqa jismoniy shikastlanishlarning oldini olmasdan ifloslantiruvchi moddalarni samarali ravishda olib tashlashdan iborat.
2. Gofretni tozalash jarayonining oqimi
Gofretni tozalash jarayoni odatda ifloslantiruvchi moddalarni to'liq olib tashlash va to'liq toza yuzaga erishish uchun bir nechta bosqichlarni o'z ichiga oladi.
Rasm: Partiyaviy va bitta vafli tozalashni taqqoslash
Odatdagi gofretni tozalash jarayoni quyidagi asosiy bosqichlarni o'z ichiga oladi:
1. Oldindan tozalash (Oldindan tozalash)
Oldindan tozalashning maqsadi plastinka yuzasidan bo'shashgan ifloslantiruvchi moddalar va yirik zarrachalarni olib tashlashdir, bu odatda deionlangan suv (DI Water) bilan chayish va ultratovushli tozalash orqali amalga oshiriladi. Deionlangan suv dastlab plastinka yuzasidan zarrachalar va erigan aralashmalarni olib tashlashi mumkin, ultratovushli tozalash esa zarrachalar va plastinka yuzasi orasidagi bog'lanishni uzish uchun kavitatsiya effektlaridan foydalanadi va ularni osongina chiqarib yuboradi.
2. Kimyoviy tozalash
Kimyoviy tozalash gofretni tozalash jarayonining asosiy bosqichlaridan biri bo'lib, gofret yuzasidan organik materiallar, metall ionlari va oksidlarni olib tashlash uchun kimyoviy eritmalardan foydalanadi.
Organik moddalarni olib tashlash: Odatda, organik ifloslantiruvchi moddalarni eritish va oksidlash uchun aseton yoki ammiak/peroksid aralashmasi (SC-1) ishlatiladi. SC-1 eritmasi uchun odatiy nisbat NH₄OH dir.
₂O₂
₂O = 1:1:5, ish harorati taxminan 20°C.
Metall ionlarini olib tashlash: Plita yuzasidan metall ionlarini olib tashlash uchun nitrat kislota yoki xlorid kislota/peroksid aralashmalari (SC-2) ishlatiladi. SC-2 eritmasi uchun odatiy nisbat HCl dir.
₂O₂
₂O = 1:1:6, harorat taxminan 80°C da saqlanadi.
Oksidni olib tashlash: Ba'zi jarayonlarda plastinka yuzasidan tabiiy oksid qatlamini olib tashlash talab qilinadi, buning uchun gidroflorik kislota (HF) eritmasi ishlatiladi. HF eritmasi uchun odatiy nisbat HF hisoblanadi.
₂O = 1:50 va uni xona haroratida ishlatish mumkin.
3. Yakuniy tozalash
Kimyoviy tozalashdan so'ng, plastinkalar odatda sirtda kimyoviy qoldiqlar qolmasligini ta'minlash uchun oxirgi tozalash bosqichidan o'tadi. Yakuniy tozalash asosan yaxshilab chayish uchun deionlangan suvdan foydalanadi. Bundan tashqari, plastinka yuzasidan qolgan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun ozonli suv bilan tozalash (O₃/H₂O) qo'llaniladi.
4. Quritish
Tozalangan plastinkalar suv izlari yoki ifloslantiruvchi moddalarning qayta biriktirilishining oldini olish uchun tezda quritilishi kerak. Keng tarqalgan quritish usullariga aylanma quritish va azot bilan tozalash kiradi. Birinchisi, yuqori tezlikda aylanish orqali plastinka yuzasidan namlikni olib tashlaydi, ikkinchisi esa quruq azot gazini plastinka yuzasiga puflab to'liq quritishni ta'minlaydi.
Ifloslantiruvchi
Tozalash jarayonining nomi
Kimyoviy aralashmaning tavsifi
Kimyoviy moddalar
| Zarrachalar | Piranha (SPM) | Sulfat kislotasi/vodorod peroksid/DI suv | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniy gidroksid/vodorod peroksid/DI suv | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalllar (mis emas) | SC-2 (HPM) | Xlorid kislotasi/vodorod peroksid/DI suv | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Sulfat kislotasi/vodorod peroksid/DI suv | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Gidroflorik kislota/DI suvini suyultirish (misni olib tashlamaydi) | HF/H2O1:50 | |
| Organiklar | Piranha (SPM) | Sulfat kislotasi/vodorod peroksid/DI suv | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniy gidroksid/vodorod peroksid/DI suv | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Deionizatsiyalangan suvdagi ozon | O3/H2O optimallashtirilgan aralashmalar | |
| Mahalliy oksid | DHF | Suyultirilgan gidroflorik kislota/DI suvi | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Buferlangan gidroflorik kislota | NH4F/HF/H2O |
3. Gofretni tozalashning keng tarqalgan usullari
1. RCA tozalash usuli
RCA tozalash usuli yarimo'tkazgichlar sanoatidagi eng klassik plastinka tozalash usullaridan biri bo'lib, 40 yildan ko'proq vaqt oldin RCA korporatsiyasi tomonidan ishlab chiqilgan. Bu usul asosan organik ifloslantiruvchi moddalar va metall ionlari aralashmalarini olib tashlash uchun ishlatiladi va ikki bosqichda bajarilishi mumkin: SC-1 (Standart tozalash 1) va SC-2 (Standart tozalash 2).
SC-1 Tozalash: Bu bosqich asosan organik ifloslantiruvchi moddalar va zarrachalarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Eritma ammiak, vodorod peroksid va suv aralashmasidan iborat bo'lib, u plastinka yuzasida yupqa kremniy oksidi qatlamini hosil qiladi.
SC-2 Tozalash: Bu bosqich asosan metall ion ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun ishlatiladi, xlorid kislota, vodorod peroksid va suv aralashmasidan foydalaniladi. Qayta ifloslanishning oldini olish uchun plastinka yuzasida yupqa passivatsiya qatlami qoldiradi.
2. Piranha tozalash usuli (Piranha Etch Clean)
Piranya tozalash usuli organik materiallarni olib tashlashning juda samarali usuli bo'lib, odatda 3:1 yoki 4:1 nisbatda sulfat kislota va vodorod peroksid aralashmasidan foydalanadi. Ushbu eritmaning juda kuchli oksidlovchi xususiyatlari tufayli u ko'p miqdordagi organik moddalar va o'jar ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashi mumkin. Bu usul plastinkaga zarar yetkazmaslik uchun sharoitlarni, ayniqsa harorat va konsentratsiya nuqtai nazaridan qat'iy nazorat qilishni talab qiladi.
Ultratovushli tozalash suyuqlikdagi yuqori chastotali tovush to'lqinlari tomonidan hosil bo'lgan kavitatsiya effektidan foydalanib, plastinka yuzasidan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlaydi. An'anaviy ultratovushli tozalash bilan solishtirganda, megasonik tozalash yuqori chastotada ishlaydi, bu esa plastinka yuzasiga zarar yetkazmasdan submikron o'lchamdagi zarrachalarni samaraliroq olib tashlash imkonini beradi.
4. Ozonni tozalash
Ozonni tozalash texnologiyasi ozonning kuchli oksidlovchi xususiyatlaridan foydalanib, plastinka yuzasidan organik ifloslantiruvchi moddalarni parchalaydi va olib tashlaydi, natijada ularni zararsiz karbonat angidrid va suvga aylantiradi. Bu usul qimmat kimyoviy reagentlardan foydalanishni talab qilmaydi va atrof-muhitning kamroq ifloslanishiga olib keladi, bu esa uni plastinka tozalash sohasida yangi paydo bo'layotgan texnologiyaga aylantiradi.
4. Gofretni tozalash jarayoni uskunalari
Plitalarni tozalash jarayonlarining samaradorligi va xavfsizligini ta'minlash uchun yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda turli xil ilg'or tozalash uskunalari qo'llaniladi. Asosiy turlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:
1. Nam tozalash uskunalari
Nam tozalash uskunalari turli xil immersiya baklari, ultratovushli tozalash baklari va spin-quritgichlarni o'z ichiga oladi. Ushbu qurilmalar plastinka yuzasidan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun mexanik kuchlar va kimyoviy reagentlarni birlashtiradi. Immersiya baklari odatda kimyoviy eritmalarning barqarorligi va samaradorligini ta'minlash uchun haroratni boshqarish tizimlari bilan jihozlangan.
2. Quruq tozalash uskunalari
Quruq tozalash uskunalari asosan plazma tozalagichlarini o'z ichiga oladi, ular plazmadagi yuqori energiyali zarrachalardan foydalanib, plazma yuzasidan qoldiqlar bilan reaksiyaga kirishadi va ularni olib tashlaydi. Plazma tozalash, ayniqsa, kimyoviy qoldiqlarni kiritmasdan sirt yaxlitligini saqlashni talab qiladigan jarayonlar uchun juda mos keladi.
3. Avtomatlashtirilgan tozalash tizimlari
Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishning uzluksiz kengayishi bilan avtomatlashtirilgan tozalash tizimlari keng ko'lamli plastinkalarni tozalash uchun afzal ko'rilgan tanlovga aylandi. Ushbu tizimlar ko'pincha har bir plastinka uchun izchil tozalash natijalarini ta'minlash uchun avtomatlashtirilgan uzatish mexanizmlari, ko'p tankli tozalash tizimlari va aniq boshqaruv tizimlarini o'z ichiga oladi.
5. Kelajakdagi tendentsiyalar
Yarimo'tkazgichli qurilmalar kichrayib borayotganligi sababli, plastinkalarni tozalash texnologiyasi yanada samarali va ekologik toza yechimlarga qarab rivojlanmoqda. Kelajakdagi tozalash texnologiyalari quyidagilarga qaratiladi:
Nanometrdan kichik zarrachalarni olib tashlash: Mavjud tozalash texnologiyalari nanometr o'lchamidagi zarrachalarni qayta ishlashi mumkin, ammo qurilma o'lchamining yanada kamayishi bilan nanometrdan kichik zarrachalarni olib tashlash yangi muammoga aylanadi.
Yashil va ekologik toza tozalash: Atrof-muhitga zararli kimyoviy moddalardan foydalanishni kamaytirish va ozon tozalash va megasonik tozalash kabi ekologik toza tozalash usullarini ishlab chiqish tobora muhim ahamiyat kasb etadi.
Avtomatlashtirish va razvedkaning yuqori darajalari: Aqlli tizimlar tozalash jarayonida turli parametrlarni real vaqt rejimida kuzatish va sozlash imkonini beradi, bu esa tozalash samaradorligi va ishlab chiqarish samaradorligini yanada oshiradi.
Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda muhim bosqich sifatida plastinka tozalash texnologiyasi keyingi jarayonlar uchun plastinka sirtlarining tozaligini ta'minlashda muhim rol o'ynaydi. Turli tozalash usullarining kombinatsiyasi ifloslantiruvchi moddalarni samarali ravishda yo'q qiladi va keyingi bosqichlar uchun toza substrat yuzasini ta'minlaydi. Texnologiya rivojlanib borishi bilan, yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda yuqori aniqlik va pastroq nuqson darajasi talablarini qondirish uchun tozalash jarayonlari optimallashtiriladi.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 8-oktabr