Wiete reiniging (Wet Clean) is ien fan 'e krityske stappen yn healgeleiderproduksjeprosessen, rjochte op it fuortheljen fan ferskate fersmoarging fan it oerflak fan 'e wafer om te soargjen dat folgjende prosesstappen op in skjin oerflak útfierd wurde kinne.
Om't de grutte fan healgeleiderapparaten hieltyd lytser wurdt en de presyzje-easken tanimme, binne de technyske easken foar waferreinigingsprosessen hieltyd stranger wurden. Sels de lytste dieltsjes, organyske materialen, metaalioanen of oksideresiduen op it waferoerflak kinne de prestaasjes fan it apparaat signifikant beynfloedzje, wêrtroch't de opbringst en betrouberens fan healgeleiderapparaten beynfloede wurde.
Kearnprinsipes fan waferreiniging
De kearn fan waferreiniging leit yn it effektyf fuortheljen fan ferskate fersmoarging fan it waferoerflak troch fysike, gemyske en oare metoaden om te soargjen dat de wafer in skjin oerflak hat dat geskikt is foar lettere ferwurking.
Soarte fan fersmoarging
Wichtichste ynfloeden op apparaatkarakteristiken
| artikelfersmoarging | Patroandefekten
Ionenimplantaasjedefekten
Defekten yn isolearjende filmôfbraak
| |
| Metallyske fersmoarging | Alkalimetalen | MOS-transistor-ynstabiliteit
Ofbraak/degradaasje fan 'e poarte-oksidefilm
|
| Swiere metalen | Ferhege PN-oergong omkearde lekstroom
Defekten yn 'e ôfbraak fan 'e poarte-oksidefilm
Degradaasje fan 'e libbensdoer fan minderheidsdragers
Generaasje fan defekten yn 'e okside-eksitaasjelaach
| |
| Gemyske fersmoarging | Organysk materiaal | Defekten yn 'e ôfbraak fan 'e poarte-oksidefilm
CVD-filmfarianten (ynkubaasjetiden)
Fariaasjes yn 'e dikte fan termyske oksidefilm (fersnelde oksidaasje)
Foarkommen fan waas (wafer, lens, spegel, masker, dradenkruis)
|
| Anorganyske dopanten (B, P) | MOS-transistor Vde ferskowingen
Si-substraat en fariaasjes yn wjerstân fan poly-siliciumplaat mei hege wjerstân
| |
| Anorganyske basen (aminen, ammoniak) en soeren (SOx) | Degradaasje fan 'e resolúsje fan gemysk fersterke resists
Foarkommen fan dieltsjefersmoarging en waas troch sâltgeneraasje
| |
| Native en gemyske oksidefilms fanwegen focht, loft | Ferhege kontaktresistinsje
Ofbraak/degradaasje fan 'e poarte-oksidefilm
| |
Spesifyk omfetsje de doelen fan it waferreinigingsproses:
Dieltsjesferwidering: Mei help fan fysike of gemyske metoaden wurde lytse dieltsjes dy't oan it waferoerflak fêst sitte fuorthelle. Lytsere dieltsjes binne dreger te ferwiderjen fanwegen de sterke elektrostatyske krêften tusken har en it waferoerflak, wêrtroch't spesjale behanneling nedich is.
Ferwidering fan organysk materiaal: Organyske fersmoarging lykas fet en fotoresistresten kinne oan it waferoerflak fêsthâlde. Dizze fersmoarging wurdt typysk fuorthelle mei sterke oksidearjende aginten of oplosmiddels.
Ferwidering fan metaalionen: Metaalionresten op it waferoerflak kinne de elektryske prestaasjes ferleegje en sels ynfloed hawwe op folgjende ferwurkingsstappen. Dêrom wurde spesifike gemyske oplossingen brûkt om dizze ioanen te ferwiderjen.
Oksideferwidering: Guon prosessen fereaskje dat it waferoerflak frij is fan oksidelagen, lykas silisiumokside. Yn sokke gefallen moatte natuerlike oksidelagen fuorthelle wurde tidens bepaalde skjinmeitstappen.
De útdaging fan waferreinigingstechnology leit yn it effisjint ferwiderjen fan fersmoarging sûnder it waferoerflak negatyf te beynfloedzjen, lykas it foarkommen fan oerflakrûchheid, korrosje of oare fysike skea.
2. Prosesstream fan it skjinmeitsjen fan wafers
It proses fan waferreiniging omfettet typysk meardere stappen om de folsleine ferwidering fan fersmoarging te garandearjen en in folslein skjin oerflak te berikken.
Figuer: Ferliking tusken batch-type en single-wafer reiniging
In typysk proses foar it skjinmeitsjen fan in wafer omfettet de folgjende haadstappen:
1. Foarreiniging (Foarreiniging)
It doel fan foarreiniging is om losse fersmoarging en grutte dieltsjes fan it waferoerflak te ferwiderjen, wat typysk berikt wurdt troch spieljen mei deionisearre wetter (DI Water) en ultrasone reiniging. Deionisearre wetter kin yn earste ynstânsje dieltsjes en oploste ûnreinheden fan it waferoerflak ferwiderje, wylst ultrasone reiniging kavitaasje-effekten brûkt om de bân tusken de dieltsjes en it waferoerflak te brekken, wêrtroch't se makliker los te kommen binne.
2. Gemyske reiniging
Gemyske reiniging is ien fan 'e kearnstappen yn it waferreinigingsproses, wêrby't gemyske oplossingen brûkt wurde om organyske materialen, metaalionen en oksiden fan it waferoerflak te ferwiderjen.
Ferwidering fan organysk materiaal: Typysk wurdt aceton of in ammoniak/perokside-mingsel (SC-1) brûkt om organyske fersmoarging op te lossen en te oksidearjen. De typyske ferhâlding foar SC-1-oplossing is NH₄OH
₂O₂
2O = 1:1:5, mei in wurktemperatuer fan sawat 20 °C.
Ferwidering fan metaalionen: Salpetersoer of sâltsoer/perokside-mingsels (SC-2) wurde brûkt om metaalionen fan it waferoerflak te ferwiderjen. De typyske ferhâlding foar SC-2-oplossing is HCl
₂O₂
2O = 1:1:6, wêrby't de temperatuer op sawat 80 °C hâlden wurdt.
Oksideferwidering: Yn guon prosessen is it fuortheljen fan 'e native oksidelaach fan it waferoerflak fereaske, wêrfoar't in wetterstoffluoride (HF) oplossing brûkt wurdt. De typyske ferhâlding foar HF-oplossing is HF
₂O = 1:50, en it kin brûkt wurde by keamertemperatuer.
3. Finale skjinmeitsjen
Nei gemyske reiniging ûndergeane wafers meastentiids in lêste reinigingsstap om te soargjen dat der gjin gemyske resten op it oerflak efterbliuwe. By de lêste reiniging wurdt benammen deionisearre wetter brûkt foar yngeande spieling. Derneist wurdt ozonwetterreiniging (O₃/H₂O) brûkt om alle oerbleaune fersmoarging fierder fan it waferoerflak te ferwiderjen.
4. Droegjen
De skjinmakke wafers moatte fluch droege wurde om wettermerken of it opnij oanhechten fan fersmoargjende stoffen te foarkommen. Algemiene droechmetoaden omfetsje spindroeging en stikstofreiniging. De earste ferwideret focht fan it waferoerflak troch it op hege snelheden te draaien, wylst de lêste soarget foar folsleine droeging troch droech stikstofgas oer it waferoerflak te blazen.
Fersmoargjende stof
Namme fan skjinmaakproseduere
Beskriuwing fan it gemyske mingsel
Gemikaliën
| Dieltsjes | Piranha (SPM) | Swavelsoer/wetterstofperokside/DI wetter | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniumhydrokside/wetterstofperokside/DI wetter | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalen (gjin koper) | SC-2 (HPM) | Sâltsoer/wetterstofperokside/DI wetter | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Swavelsoer/wetterstofperokside/DI wetter | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Verdunne hydrofluoric acid/DI wetter (sil gjin koper fuortsmite) | HF/H2O1:50 | |
| Organyske produkten | Piranha (SPM) | Swavelsoer/wetterstofperokside/DI wetter | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniumhydrokside/wetterstofperokside/DI wetter | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozon yn de-ionisearre wetter | O3/H2O optimalisearre mingsels | |
| Native okside | DHF | Verdunne wetterstoffluoride/DI wetter | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Bufferearre hydrofluorzuur | NH4F/HF/H2O |
3. Mienskiplike metoaden foar it skjinmeitsjen fan wafers
1. RCA-reinigingsmetoade
De RCA-reinigingsmetoade is ien fan 'e meast klassike waferreinigingstechniken yn 'e healgeleideryndustry, ûntwikkele troch RCA Corporation mear as 40 jier lyn. Dizze metoade wurdt benammen brûkt om organyske fersmoarging en metaalion-ûnreinheden te ferwiderjen en kin yn twa stappen foltôge wurde: SC-1 (Standert Reiniging 1) en SC-2 (Standert Reiniging 2).
SC-1 Reiniging: Dizze stap wurdt benammen brûkt om organyske fersmoarging en dieltsjes te ferwiderjen. De oplossing is in mingsel fan ammoniak, wetterstofperokside en wetter, dat in tinne silisiumoksidelaach foarmet op it waferoerflak.
SC-2 Reiniging: Dizze stap wurdt benammen brûkt om metaalionfersmoarging te ferwiderjen, mei in mingsel fan sâltsoer, wetterstofperokside en wetter. It lit in tinne passivaasjelaach op it waferoerflak om opnij fersmoarging te foarkommen.
2. Piranha-reinigingsmetoade (Piranha Etch Clean)
De Piranha-reinigingsmetoade is in tige effektive technyk foar it fuortheljen fan organyske materialen, mei in mingsel fan swevelsoer en wetterstofperokside, typysk yn in ferhâlding fan 3:1 of 4:1. Troch de ekstreem sterke oksidative eigenskippen fan dizze oplossing kin it in grutte hoemannichte organyske stof en koppige fersmoarging fuortsmite. Dizze metoade fereasket strange kontrôle fan omstannichheden, benammen op it mêd fan temperatuer en konsintraasje, om skea oan 'e wafer te foarkommen.
Ultrasone reiniging brûkt it kavitaasje-effekt dat generearre wurdt troch hege-frekwinsje lûdsweagen yn in floeistof om fersmoarging fan it waferoerflak te ferwiderjen. Yn ferliking mei tradisjonele ultrasone reiniging wurket megasonyske reiniging op in hegere frekwinsje, wêrtroch't dieltsjes fan submikrongrutte effisjinter fuorthelle wurde kinne sûnder skea oan it waferoerflak te feroarsaakjen.
4. Ozonreiniging
Ozonreinigingstechnology brûkt de sterke oksidearjende eigenskippen fan ozon om organyske fersmoarging te ûntbinen en fan it waferoerflak te ferwiderjen, en se úteinlik om te setten yn ûnskealike koalstofdiokside en wetter. Dizze metoade fereasket gjin djoere gemyske reagentia en feroarsaket minder miljeufersmoarging, wêrtroch it in opkommende technology is op it mêd fan waferreiniging.
4. Apparatuer foar it skjinmeitsjen fan wafers
Om de effisjinsje en feiligens fan waferreinigingsprosessen te garandearjen, wurdt in ferskaat oan avansearre reinigingsapparatuer brûkt yn 'e produksje fan healgeleiders. De wichtichste typen omfetsje:
1. Apparatuer foar wiete reiniging
Apparatuer foar wiete reiniging omfettet ferskate dompeltanks, ultrasone reinigingstanks en spindrogers. Dizze apparaten kombinearje meganyske krêften en gemyske reagentia om fersmoarging fan it waferoerflak te ferwiderjen. Dompeltanks binne typysk foarsjoen fan temperatuerkontrôlesystemen om de stabiliteit en effektiviteit fan gemyske oplossingen te garandearjen.
2. Stomerijapparatuer
Droechreinigingsapparatuer omfettet benammen plasmareinigers, dy't hege-enerzjypartikels yn plasma brûke om te reagearjen mei en resten fan it waferoerflak te ferwiderjen. Plasmareiniging is foaral geskikt foar prosessen dy't it behâld fan oerflakintegriteit fereaskje sûnder gemyske resten yn te fieren.
3. Automatisearre skjinmeitsingssysteem
Mei de trochgeande útwreiding fan healgeleiderproduksje binne automatisearre reinigingssystemen de foarkar wurden foar it skjinmeitsjen fan wafers op grutte skaal. Dizze systemen omfetsje faak automatisearre oerdrachtmeganismen, reinigingssystemen mei meardere tanks en presyzjekontrôlesystemen om konsekwinte reinigingsresultaten foar elke wafer te garandearjen.
5. Takomstige trends
Wylst healgeleiderapparaten hieltyd lytser wurde, ûntjout de technology foar it skjinmeitsjen fan wafers him ta effisjintere en miljeufreonlikere oplossingen. Takomstige skjinmeitstechnologyen sille har rjochtsje op:
Ferwidering fan sub-nanometerpartikels: Besteande skjinmeitstechnologyen kinne partikels op nanometerskaal behannelje, mar mei de fierdere fermindering fan apparaatgrutte sil it fuortheljen fan sub-nanometerpartikels in nije útdaging wurde.
Griene en miljeufreonlike skjinmeitsing: It ferminderjen fan it gebrûk fan miljeuskealike gemikaliën en it ûntwikkeljen fan miljeufreonliker skjinmeitsmetoaden, lykas ozonreiniging en megasonyske skjinmeitsing, sil hieltyd wichtiger wurde.
Hegere nivo's fan automatisearring en yntelliginsje: Intelligente systemen sille real-time monitoring en oanpassing fan ferskate parameters tidens it skjinmeitsproses mooglik meitsje, wêrtroch't de skjinmeitseffektiviteit en produksjeeffisjinsje fierder ferbettere wurde.
Waferreinigingstechnology, as in krityske stap yn 'e produksje fan healgeleiders, spilet in essensjele rol by it garandearjen fan skjinne waferoerflakken foar folgjende prosessen. De kombinaasje fan ferskate reinigingsmetoaden ferwideret effektyf fersmoarging, wêrtroch't in skjin substraatoerflak ûntstiet foar de folgjende stappen. Mei de foarútgong fan 'e technology sille reinigingsprosessen fierder optimalisearre wurde om te foldwaan oan 'e easken foar hegere presyzje en legere defektraten yn 'e produksje fan healgeleiders.
Pleatsingstiid: 8 oktober 2024