Silikonwafers vs. glêzen wafers: Wat meitsje wy eins skjin? Fan materiaalessinsje oant prosesbasearre skjinmakoplossingen

Hoewol sawol silisium- as glêzen wafers it mienskiplike doel diele om "skjinmakke" te wurden, binne de útdagings en falingsmodi dy't se tsjinkomme by it skjinmeitsjen tige ferskillend. Dizze diskrepânsje ûntstiet út 'e ynherinte materiaaleigenskippen en spesifikaasje-easken fan silisium en glês, lykas de ûnderskate "filosofy" fan skjinmeitsjen dy't oandreaun wurdt troch har definitive tapassingen.

Earst, lit ús dúdlik meitsje: Wat meitsje wy krekt skjin? Hokker fersmoargjende stoffen binne der by belutsen?

Fersmoargjende stoffen kinne wurde yndield yn fjouwer kategoryen:

1. Fersmoargjende dieltsjes

   • Stof, metaaldieltsjes, organyske dieltsjes, abrasive dieltsjes (fan CMP-proses), ensfh.

   • Dizze fersmoargjende stoffen kinne patroandefekten feroarsaakje, lykas koartslutingen of iepen circuits.

2. Organyske fersmoarging

   • Omfettet fotoresistresten, harsaddityfs, minsklike hûdoaljes, oplosmiddelresten, ensfh.

   • Organyske fersmoarging kin maskers foarmje dy't etsen of ionenymplantaasje hinderje en de hechting fan oare tinne films ferminderje.

3. Metaalionfersmoarging

   • Izer, koper, natrium, kalium, kalsium, ensfh., dy't benammen komme fan apparatuer, gemikaliën en minsklik kontakt.

   • Yn healgeleiders binne metaalioanen "killer" fersmoargjende stoffen, dy't enerzjynivo's yn 'e ferbeane bân yntrodusearje, dy't de lekstroom ferheegje, de libbensdoer fan 'e drager ferkoartje en de elektryske eigenskippen slim beskeadigje. Yn glês kinne se de kwaliteit en adhesion fan folgjende tinne films beynfloedzje.

4. Native oksidelaach

   • Foar silisiumwafers: In tinne laach silisiumdiokside (Native Oxide) foarmet him natuerlik op it oerflak yn 'e loft. De dikte en uniformiteit fan dizze oksidelaach binne lestich te kontrolearjen, en it moat folslein fuorthelle wurde tidens de fabrikaazje fan wichtige struktueren lykas poarte-oksiden.

   • Foar glêzen wafers: Glês sels is in silika-netwurkstruktuer, dus d'r is gjin probleem fan "it fuortheljen fan in native oksidelaach". It oerflak kin lykwols feroare wêze fanwegen fersmoarging, en dizze laach moat fuorthelle wurde.

I. Kearndoelen: De ferskillen tusken elektryske prestaasjes en fysike perfeksje

• Silikonwafers

  • It kearndoel fan skjinmeitsjen is om elektryske prestaasjes te garandearjen. Spesifikaasjes omfetsje typysk strange dieltsjetellingen en -grutte (bygelyks, dieltsjes ≥0.1μm moatte effektyf fuorthelle wurde), metaalionkonsintraasjes (bygelyks, Fe, Cu moatte wurde kontroleare op ≤10¹⁰ atomen/cm² of leger), en nivo's fan organyske residuen. Sels mikroskopyske fersmoarging kin liede ta koartslutingen, lekstreamen, of it falen fan 'e yntegriteit fan gate-okside.

• Glêzen wafels

  • As substraten binne de kearneasken fysike perfeksje en gemyske stabiliteit. Spesifikaasjes rjochtsje har op makro-aspekten lykas de ôfwêzigens fan krassen, net-ferwiderbere flekken, en it behâld fan 'e orizjinele oerflakrûchheid en geometry. It doel fan it skjinmeitsjen is primêr om fisuele skjinens en goede hechting te garandearjen foar folgjende prosessen lykas coating.

II. Materiële Natuer: It Fundamentele Ferskil Tusken Kristallyn en Amorf

• Silisium

  • Silisium is in kristallijn materiaal, en it oerflak dêrfan groeit fan natuere in net-uniforme silisiumdiokside (SiO₂) oksidelaach. Dizze oksidelaach foarmet in risiko foar de elektryske prestaasjes en moat yngeand en unifoarm fuorthelle wurde.

• Glês

  • Glês is in amorf silikanetwurk. It bulkmateriaal is fergelykber yn gearstalling mei de silisiumoksidelaach fan silisium, wat betsjut dat it fluch etst wurde kin troch wetterstoffluoride (HF) en ek gefoelich is foar sterke alkali-eroazje, wat liedt ta in tanimming fan oerflakrûchheid of deformaasje. Dit fûnemintele ferskil diktearret dat it skjinmeitsjen fan silisiumwafers ljocht, kontroleare etsen tolerearje kin om fersmoarging te ferwiderjen, wylst it skjinmeitsjen fan glêzen wafers mei ekstreme soarch útfierd wurde moat om skea oan it basismateriaal te foarkommen.

III. Ferliking fan skjinmakoplossingen

Op basis fan 'e neamde doelen en materiaaleigenskippen ferskille de reinigingsoplossingen foar silikon- en glêswafers:

• Proses foar it skjinmeitsjen fan glêzen wafers

  • Op it stuit brûke de measte glêsferwurkingsfabriken skjinmaakprosedueres basearre op 'e materiaaleigenskippen fan glês, en fertrouwe benammen op swakke alkalyske skjinmaakmiddels.

  • Eigenskippen fan reinigingsmiddel:Dizze spesjalisearre skjinmakmiddels binne typysk swak alkalysk, mei in pH om de 8-9 hinne. Se befetsje meastentiids surfactants (bygelyks alkylpolyoxyethyleen-ether), metaalchelaterende aginten (bygelyks HEDP), en organyske skjinmakmiddels, ûntworpen om organyske fersmoarging lykas oaljes en fingerôfdrukken te emulgearjen en te ûntbinen, wylst se minimaal korrosyf binne foar de glêsmatrix.

  • Prosesstream:It typyske skjinmeitsproses omfettet it brûken fan in spesifike konsintraasje fan swakke alkaline skjinmeitsmiddels by temperatueren fariearjend fan keamertemperatuer oant 60 °C, kombinearre mei ultrasone skjinmeitsing. Nei it skjinmeitsjen ûndergeane de wafers meardere spielstappen mei suver wetter en sêfte droeging (bygelyks, stadich opheffen of IPA-dampdroeging). Dit proses foldocht effektyf oan 'e easken fan glêzen wafers foar fisuele skjinens en algemiene skjinens.

• Reinigingsproses fan silikonwafers

  • Foar healgeleiderferwurking ûndergeane silisiumwafers typysk standert RCA-reiniging, wat in heul effektive reinigingsmetoade is dy't by steat is om systematysk alle soarten fersmoarging oan te pakken, wêrtroch't derfoar soarge wurdt dat oan de elektryske prestaasjeeasken foar healgeleiderapparaten foldien wurdt.

IV. As glês foldocht oan hegere "skjinheids"-noarmen

As glêzen wafers brûkt wurde yn tapassingen dy't strange dieltsjetellingen en metaalionnivo's fereaskje (bygelyks as substraten yn healgeleiderprosessen of foar poerbêste tinne-filmôfsettingsoerflakken), kin it yntrinsike reinigingsproses net mear genôch wêze. Yn dit gefal kinne prinsipes foar healgeleiderreiniging tapast wurde, wêrby't in oanpaste RCA-reinigingsstrategy yntrodusearre wurdt.

De kearn fan dizze strategy is om de standert RCA-prosesparameters te ferdunnen en te optimalisearjen om de gefoelige aard fan glês te akkommodearjen:

• Ferwidering fan organyske fersmoarging:SPM-oplossingen of milder ozonwetter kinne brûkt wurde om organyske fersmoarging te ûntbinen troch sterke oksidaasje.

• Partikelferwidering:In heechferdunde SC1-oplossing wurdt brûkt by legere temperatueren en koartere behannelingtiden om syn elektrostatyske ôfstjit- en mikro-etseffekten te brûken om dieltsjes te ferwiderjen, wylst korrosje op it glês minimalisearre wurdt.

• Ferwidering fan metaalionen:In ferdunde SC2-oplossing of ienfâldige ferdunde sâltsoer/ferdunde salpetersoer-oplossingen wurde brûkt om metaalfersmoarging te ferwiderjen fia chelaasje.

• Strikte ferboden:DHF (di-ammoniumfluoride) moat absolút mijd wurde om korrosje fan it glêssubstraat te foarkommen.

Yn it hiele oanpaste proses ferbetteret it kombinearjen fan megasonyske technology de ferwideringseffisjinsje fan nano-partikels signifikant en is it sêfter foar it oerflak.

Konklúzje

De skjinmeitsprosessen foar silisium- en glêzen wafers binne it ûnûntkomber resultaat fan reverse engineering basearre op har definitive tapassingseasken, materiaaleigenskippen, en fysike en gemyske skaaimerken. Silisiumwaferreiniging siket "atoomnivo-skjinens" foar elektryske prestaasjes, wylst glêzen waferreiniging him rjochtet op it berikken fan "perfekte, ûnbeskeadige" fysike oerflakken. Om't glêzen wafers hieltyd faker brûkt wurde yn healgeleiderapplikaasjes, sille har skjinmeitsprosessen ûnûntkomber fierder ûntwikkelje as tradisjonele swakke alkaline skjinmeitsing, en mear ferfine, oanpaste oplossingen ûntwikkelje lykas it oanpaste RCA-proses om te foldwaan oan hegere skjinmeitsnormen.