Nam tozalash (ho'l tozalash) yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish jarayonlaridagi muhim bosqichlardan biri bo'lib, keyingi jarayon bosqichlari toza yuzada bajarilishini ta'minlash uchun gofret yuzasidan turli ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashga qaratilgan.
Yarimo'tkazgich qurilmalarining o'lchamlari qisqarishda davom etar ekan va aniqlik talablari ortib borar ekan, gofretni tozalash jarayonlarining texnik talablari tobora kuchayib bormoqda. Gofret yuzasidagi eng kichik zarralar, organik materiallar, metall ionlari yoki oksid qoldiqlari ham qurilmaning ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin va shu bilan yarimo'tkazgich qurilmalarining rentabelligi va ishonchliligiga ta'sir qiladi.
Gofretni tozalashning asosiy tamoyillari
Gofretni tozalashning asosi gofretning keyingi ishlov berish uchun mos bo'lgan toza yuzasiga ega bo'lishini ta'minlash uchun gofret yuzasidan turli ifloslantiruvchi moddalarni fizik, kimyoviy va boshqa usullar bilan samarali olib tashlashdan iborat.
Kontaminatsiya turi
Qurilmaning xususiyatlariga asosiy ta'sir
Kontaminatsiya moddasi | Shakl kamchiliklari
Ion implantatsiyasining nuqsonlari
Izolyatsiya qiluvchi plyonkaning buzilishi
| |
Metall ifloslanish | Ishqoriy metallar | MOS tranzistorining beqarorligi
Darvoza oksidi plyonkasining buzilishi / degradatsiyasi
|
Og'ir metallar | PN birikmasining teskari qochqin oqimining ortishi
Darvoza oksidi plyonkasining buzilishi
Ozchilik tashuvchining umri davomida degradatsiyasi
Oksid qo'zg'atuvchi qatlam nuqsonlari hosil bo'lishi
| |
Kimyoviy ifloslanish | Organik material | Darvoza oksidi plyonkasining buzilishi
CVD filmi o'zgarishlari (inkubatsiya vaqtlari)
Termal oksid plyonkasi qalinligining o'zgarishi (tezlashtirilgan oksidlanish)
Tuman paydo bo'lishi (gofret, linza, oyna, niqob, to'r)
|
Noorganik dopantlar (B, P) | MOS tranzistorining V-chi siljishi
Si substrat va yuqori qarshilik poli-kremniy qatlam qarshilik o'zgarishlar
| |
Noorganik asoslar (aminlar, ammiak) va kislotalar (SOx) | Kimyoviy kuchaytirilgan qarshiliklarning rezolyutsiyasining buzilishi
Tuz hosil bo'lishi sababli zarrachalar ifloslanishi va tumanning paydo bo'lishi
| |
Namlik, havo tufayli tabiiy va kimyoviy oksidli filmlar | Kontakt qarshiligining oshishi
Darvoza oksidi plyonkasining buzilishi / degradatsiyasi
|
Xususan, gofretni tozalash jarayonining maqsadlariga quyidagilar kiradi:
Zarrachalarni olib tashlash: gofret yuzasiga biriktirilgan kichik zarralarni olib tashlash uchun jismoniy yoki kimyoviy usullardan foydalanish. Kichikroq zarralar, ular va gofret yuzasi o'rtasidagi kuchli elektrostatik kuchlar tufayli olib tashlash qiyinroq bo'lib, maxsus ishlov berishni talab qiladi.
Organik materiallarni olib tashlash: Yog 'va fotorezist qoldiqlari kabi organik ifloslantiruvchi moddalar gofret yuzasiga yopishishi mumkin. Ushbu ifloslantiruvchi moddalar odatda kuchli oksidlovchi moddalar yoki erituvchilar yordamida chiqariladi.
Metall ionini olib tashlash: gofret yuzasida metall ion qoldiqlari elektr ish faoliyatini yomonlashtirishi 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 gofret yuzasida silikon oksidi kabi oksid qatlamlaridan xoli bo'lishini talab qiladi. Bunday hollarda, muayyan tozalash bosqichlarida tabiiy oksid qatlamlarini olib tashlash kerak.
Gofretni tozalash texnologiyasining muammosi, gofret yuzasiga salbiy ta'sir ko'rsatmasdan, masalan, sirt qo'polligi, korroziya yoki boshqa jismoniy shikastlanishlarning oldini olish kabi ifloslantiruvchi moddalarni samarali tarzda olib tashlashdan iborat.
2. Gofretni tozalash jarayoni oqimi
Gofretni tozalash jarayoni odatda ifloslantiruvchi moddalarni to'liq olib tashlash va to'liq toza yuzaga erishish uchun bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi.
Rasm: To'plamli turdagi va bitta gofretli tozalash o'rtasidagi taqqoslash
Oddiy gofretni tozalash jarayoni quyidagi asosiy bosqichlarni o'z ichiga oladi:
1. Oldindan tozalash (Pre-Clean)
Oldindan tozalashning maqsadi gofret yuzasidan bo'shashgan ifloslantiruvchi moddalarni va katta zarralarni olib tashlashdir, bu odatda deionizatsiyalangan suvni (DI suv) yuvish va ultratovush bilan tozalash orqali erishiladi. Deionizatsiyalangan suv dastlab gofret yuzasidan zarralar va erigan aralashmalarni olib tashlashi mumkin, ultratovushli tozalash esa zarralar va gofret yuzasi o'rtasidagi bog'lanishni buzish uchun kavitatsiya effektlaridan foydalanadi, bu esa ularni ajratishni osonlashtiradi.
2. Kimyoviy tozalash
Kimyoviy tozalash gofret yuzasidan organik materiallar, metall ionlari va oksidlarni olib tashlash uchun kimyoviy eritmalar yordamida gofretni tozalash jarayonining asosiy bosqichlaridan biridir.
Organik moddalarni olib tashlash: Odatda aseton yoki ammiak/peroksid aralashmasi (SC-1) organik ifloslantiruvchi moddalarni eritish va oksidlash uchun ishlatiladi. SC-1 eritmasi uchun odatiy nisbat NH₄OH dir
₂O₂
₂O = 1: 1: 5, ish harorati 20 ° C atrofida.
Metall ionlarini olib tashlash: Nitrat kislota yoki xlorid kislota / peroksid aralashmalari (SC-2) gofret yuzasidan metall ionlarini olib tashlash uchun ishlatiladi. SC-2 eritmasi uchun odatiy nisbat HCl dir
₂O₂
₂O = 1: 1: 6, harorat taxminan 80 ° C darajasida saqlanadi.
Oksidni olib tashlash: Ba'zi jarayonlarda gofret yuzasidan tabiiy oksid qatlamini olib tashlash talab qilinadi, buning uchun gidroflorik kislota (HF) eritmasi ishlatiladi. HF eritmasi uchun odatiy nisbat HF dir
₂O = 1:50 va uni xona haroratida ishlatish mumkin.
3. Yakuniy tozalash
Kimyoviy tozalashdan so'ng, gofretlar odatda sirtda kimyoviy qoldiqlar qolmasligi uchun oxirgi tozalash bosqichidan o'tadi. Yakuniy tozalash asosan yaxshilab chayish uchun deionlashtirilgan suvdan foydalanadi. Bundan tashqari, ozonli suvni tozalash (O₃/H₂O) gofret yuzasidan qolgan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun ishlatiladi.
4. Quritish
Tozalangan gofretlar suv belgilarini yoki ifloslantiruvchi moddalarning qayta biriktirilishini oldini olish uchun tezda quritilishi kerak. Keng tarqalgan quritish usullari spinli quritish va azotni tozalashni o'z ichiga oladi. Birinchisi yuqori tezlikda aylanib, gofret yuzasidan namlikni olib tashlasa, ikkinchisi gofret yuzasi bo'ylab quruq azot gazini puflash orqali to'liq quritishni ta'minlaydi.
Kontaminant
Tozalash tartibi nomi
Kimyoviy aralashmaning tavsifi
Kimyoviy moddalar
Zarrachalar | Piranha (SPM) | Sulfat kislota / vodorod periks / DI suv | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
SC-1 (APM) | Ammoniy gidroksidi / vodorod periks / DI suv | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
Metalllar (mis emas) | SC-2 (HPM) | Hidroklorik kislota / vodorod periks / DI suv | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
Piranha (SPM) | Sulfat kislota / vodorod periks / DI suv | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
DHF | Suyultirilgan gidroflorik kislota/DI suv (misni olib tashlamaydi) | HF/H2O1:50 | |
Organik moddalar | Piranha (SPM) | Sulfat kislota / vodorod periks / DI suv | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
SC-1 (APM) | Ammoniy gidroksidi / vodorod periks / DI suv | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
DIO3 | Ionsizlangan suvda ozon | O3/H2O optimallashtirilgan aralashmalar | |
Mahalliy oksid | DHF | Suyultirilgan gidroflorik kislota/DI suv | HF/H2O 1:100 |
BHF | Tamponlangan gidroflorik kislota | NH4F/HF/H2O |
3. Gofretni tozalashning umumiy usullari
1. RCA tozalash usuli
RCA tozalash usuli yarimo'tkazgich sanoatida 40 yildan ortiq vaqt oldin RCA korporatsiyasi tomonidan ishlab chiqilgan gofretni tozalashning eng klassik usullaridan biridir. Bu usul birinchi navbatda organik ifloslantiruvchi moddalar va metall ionlari aralashmalarini olib tashlash uchun ishlatiladi va ikki bosqichda bajarilishi mumkin: SC-1 (Standart toza 1) va SC-2 (Standart toza 2).
SC-1 tozalash: Bu bosqich asosan organik ifloslantiruvchi moddalar va zarralarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Eritma ammiak, vodorod periks va suv aralashmasi bo'lib, gofret yuzasida yupqa kremniy oksidi qatlami hosil qiladi.
SC-2 tozalash: Bu bosqich birinchi navbatda xlorid kislota, vodorod periks va suv aralashmasidan foydalangan holda metall ionlari ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Qayta ifloslanishning oldini olish uchun gofret yuzasida yupqa passivatsiya qatlamini qoldiradi.
2. Piranha tozalash usuli (Piranha Etch Clean)
Piranha tozalash usuli odatda 3:1 yoki 4:1 nisbatda sulfat kislota va vodorod periks aralashmasidan foydalangan holda organik materiallarni olib tashlashning yuqori samarali usuli hisoblanadi. Ushbu eritmaning o'ta kuchli oksidlovchi xususiyatlari tufayli u ko'p miqdorda organik moddalar va o'jar ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashi mumkin. Ushbu usul gofretga zarar bermaslik uchun sharoitlarni, ayniqsa harorat va konsentratsiyani qattiq nazorat qilishni talab qiladi.
Ultrasonik tozalash gofret yuzasidan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun suyuqlikdagi yuqori chastotali tovush to'lqinlari tomonidan yaratilgan kavitatsiya effektidan foydalanadi. An'anaviy ultratovushli tozalash bilan solishtirganda, megasonik tozalash yuqori chastotada ishlaydi, bu esa gofret yuzasiga zarar etkazmasdan kichik mikro o'lchamdagi zarralarni samaraliroq olib tashlash imkonini beradi.
4. Ozon bilan tozalash
Ozonni tozalash texnologiyasi ozonning kuchli oksidlovchi xususiyatlaridan organik ifloslantiruvchi moddalarni gofret yuzasidan parchalash va olib tashlash, natijada ularni zararsiz karbonat angidrid va suvga aylantirish uchun foydalanadi. Ushbu usul qimmat kimyoviy reagentlardan foydalanishni talab qilmaydi va atrof-muhitning kamroq ifloslanishiga olib keladi, bu uni gofretni tozalash sohasida rivojlanayotgan texnologiyaga aylantiradi.
4. Gofretni tozalash jarayoni uskunasi
Gofretni tozalash jarayonlarining samaradorligi va xavfsizligini ta'minlash uchun yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda turli xil ilg'or tozalash uskunalari qo'llaniladi. Asosiy turlarga quyidagilar kiradi:
1. Nam tozalash uskunalari
Nam tozalash uskunalari turli xil suvga cho'mdiruvchi tanklar, ultratovushli tozalash tanklari va aylanma quritgichlarni o'z ichiga oladi. Ushbu qurilmalar gofret yuzasidan ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun mexanik kuchlar va kimyoviy reagentlarni birlashtiradi. Immersion tanklar odatda kimyoviy eritmalarning barqarorligi va samaradorligini ta'minlash uchun haroratni nazorat qilish tizimlari bilan jihozlangan.
2. Kimyoviy tozalash uskunalari
Quruq tozalash uskunalari asosan plazmadagi yuqori energiyali zarrachalar bilan reaksiyaga kirishish va gofret yuzasidan qoldiqlarni olib tashlash uchun ishlatadigan plazma tozalagichlarni o'z ichiga oladi. Plazma tozalash, ayniqsa, kimyoviy qoldiqlarni kiritmasdan, sirt yaxlitligini saqlashni talab qiladigan jarayonlar uchun javob beradi.
3. Avtomatlashtirilgan tozalash tizimlari
Yarimo'tkazgich ishlab chiqarishning uzluksiz kengayishi bilan avtomatlashtirilgan tozalash tizimlari keng ko'lamli gofretni tozalash uchun afzal qilingan tanlovga aylandi. Ushbu tizimlar ko'pincha avtomatlashtirilgan uzatish mexanizmlarini, ko'p tankli tozalash tizimlarini va har bir gofret uchun izchil tozalash natijalarini ta'minlash uchun nozik nazorat qilish tizimlarini o'z ichiga oladi.
5. Kelajakdagi tendentsiyalar
Yarimo'tkazgichli qurilmalar qisqarishda davom etar ekan, gofretni tozalash texnologiyasi yanada samarali va ekologik toza echimlar tomon rivojlanmoqda. Kelajakdagi tozalash texnologiyalari quyidagilarga qaratiladi:
Sub-nanometrli zarrachalarni olib tashlash: Mavjud tozalash texnologiyalari nanometr o'lchamdagi zarralarni boshqarishi mumkin, ammo qurilma hajmining yanada qisqarishi bilan sub-nanometr zarralarini olib tashlash yangi muammoga aylanadi.
Yashil va ekologik toza tozalash: Atrof-muhitga zararli kimyoviy moddalardan foydalanishni kamaytirish va ozonni tozalash va megasonik tozalash kabi ekologik toza tozalash usullarini ishlab chiqish tobora muhim ahamiyat kasb etadi.
Avtomatlashtirish va razvedkaning yuqori darajalari: Intellektual tizimlar tozalash jarayonida real vaqt rejimida monitoring va turli parametrlarni sozlash imkonini beradi, tozalash samaradorligi va ishlab chiqarish samaradorligini yanada oshiradi.
Gofretni tozalash texnologiyasi yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda muhim qadam sifatida keyingi jarayonlar uchun gofret yuzalarining tozaligini ta'minlashda muhim rol o'ynaydi. Har xil tozalash usullarining kombinatsiyasi ifloslantiruvchi moddalarni samarali ravishda olib tashlaydi, keyingi qadamlar uchun toza substrat yuzasini ta'minlaydi. Texnologiyaning rivojlanishi bilan tozalash jarayonlari yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda yuqori aniqlik va past nuqsonlar darajasiga bo'lgan talablarni qondirish uchun optimallashtirishda davom etadi.
Xabar vaqti: 2024 yil 08-oktabr