Renligheden afwafer overfladevil i høj grad påvirke kvalifikationsgraden af efterfølgende halvlederprocesser og produkter. Op til 50 % af alle udbyttetab skyldeswafer overfladeforurening.
Genstande, der kan forårsage ukontrollerede ændringer i enhedens elektriske ydeevne eller enhedens fremstillingsproces, omtales samlet som forurenende stoffer. Forurenende stoffer kan komme fra selve waferen, renrummet, procesværktøjer, proceskemikalier eller vand.Waferkontaminering kan generelt påvises ved visuel observation, procesinspektion eller brug af komplekst analytisk udstyr i den endelige enhedstest.
▲Forureninger på overfladen af siliciumwafers | Billedkildenetværk
Resultaterne af forureningsanalysen kan bruges til at afspejle graden og typen af forurening, som den støder påoblati et bestemt procestrin, en bestemt maskine eller den overordnede proces. I henhold til klassificeringen af detektionsmetoder,wafer overfladeforurening kan opdeles i følgende typer.
Metalforurening
Forurening forårsaget af metaller kan forårsage defekter i halvlederkomponenter af forskellig grad.
Alkalimetaller eller jordalkalimetaller (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba osv.) kan forårsage lækstrøm i pn-strukturen, hvilket igen fører til oxidets gennembrudsspænding; overgangsmetal og tungmetal (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb osv.) forurening kan reducere bærerens livscyklus, reducere komponentens levetid eller øge den mørke strøm, når komponenten fungerer.
Almindelige metoder til påvisning af metalkontamination er totalreflektionsrøntgenfluorescens, atomabsorptionsspektroskopi og induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS).
▲ Forurening af waferoverflader | ResearchGate
Metalforurening kan komme fra reagenser, der bruges til rengøring, ætsning, litografi, aflejring osv., eller fra de maskiner, der anvendes i processen, såsom ovne, reaktorer, ionimplantation osv., eller det kan være forårsaget af skødesløs wafer-håndtering.
Partikelforurening
Faktiske materialeaflejringer observeres normalt ved at detektere lys spredt fra overfladedefekter. Derfor er det mere nøjagtige videnskabelige navn for partikelforurening lyspunktsfejl. Partikelkontamination kan forårsage blokerende eller maskerende virkninger i ætsnings- og litografiprocesser.
Under filmvækst eller aflejring dannes der nålehuller og mikrohulrum, og hvis partiklerne er store og ledende, kan de endda forårsage kortslutninger.
▲ Dannelse af partikelforurening | Billedkildenetværk
Små partikler forurening kan forårsage skygger på overfladen, såsom under fotolitografi. Hvis store partikler er placeret mellem fotomasken og fotoresistlaget, kan de reducere opløsningen af kontakteksponering.
Derudover kan de blokere accelererede ioner under ionimplantation eller tørætsning. Partikler kan også være indesluttet af filmen, så der kommer buler og buler. Efterfølgende aflejrede lag kan revne eller modstå akkumulering på disse steder, hvilket forårsager problemer under eksponeringen.
Organisk forurening
Forurenende stoffer, der indeholder kulstof, samt bindingsstrukturer forbundet med C, kaldes organisk forurening. Organiske forurenende stoffer kan forårsage uventede hydrofobe egenskaber påwafer overflade, øge overfladens ruhed, producere en uklar overflade, forstyrre epitaksial lagvækst og påvirke rengøringseffekten af metalforurening, hvis forureningen ikke fjernes først.
Sådan overfladekontamination detekteres generelt af instrumenter såsom termisk desorptions-MS, røntgenfotoelektronspektroskopi og Auger-elektronspektroskopi.
▲Billedkildenetværk
Gasformig forurening og vandforurening
Atmosfæriske molekyler og vandforurening med molekylstørrelse fjernes normalt ikke med almindelig højeffektiv partikelluft (HEPA) eller luftfiltre med ultralav penetration (ULPA). En sådan forurening overvåges sædvanligvis ved ionmassespektrometri og kapillærelektroforese.
Nogle forurenende stoffer kan tilhøre flere kategorier, for eksempel kan partikler være sammensat af organiske eller metalliske materialer, eller begge dele, så denne type forurening kan også klassificeres som andre typer.
▲Gasformige molekylære kontaminanter | IONICON
Derudover kan waferkontamination også klassificeres som molekylær kontaminering, partikelkontamination og procesafledt affaldsforurening i henhold til størrelsen af forureningskilden. Jo mindre forureningspartiklen er, jo sværere er den at fjerne. I nutidens elektroniske komponentfremstilling udgør waferrensningsprocedurer 30% - 40% af hele produktionsprocessen.
▲Forureninger på overfladen af siliciumwafers | Billedkildenetværk
Indlægstid: 18. nov. 2024