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晶圆制造的污染物来源?
昨天 15:30   浏览:21   来源:小萍子
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清洗是贯穿于半导体前道晶圆制造的重要工艺环节,对半导体器件性能以及良 率产生重要影响。晶圆在经过氧化/扩散、光刻、刻蚀、掺杂、成膜等不同工序加工 期间,会不断的产生颗粒、金属、有机物、氧化物等污染物,从而沾污晶圆表面, 影响芯片性能,严重时可能造成器件的失效,因此,在晶圆制造的每一道工序前后 几乎均需要清洗工艺,以去除晶圆表面的污染物,保证晶圆表面的洁净度和均匀性。 同时,随着制程节点的不断进步,晶体管尺寸逐渐微缩、结构愈加复杂,晶圆表面 洁净度要求也越来越高,实现的难度也随之攀升。此外,清洗工艺不仅能够去除晶 圆表面的污染物,还能通过化学反应对特定物质进行刻蚀、为后续工艺步骤做好表 面准备等。 
造成晶圆污染的原因分为两大类,一类是制造工艺本身引起的,另一类是洁净 室、晶圆接触的材料,以及工艺设备等环境引起的。针对制造工艺本身引起的污染, 根据所处工序阶段、污染物种类等的不同,需要通过不同清洗工艺进行去除。在刻 蚀以及离子注入之后,晶圆表面会残留光刻胶等有机物,通常需要通过去胶清洗工 艺(PR Strip)进行去除,一般使用硫酸和双氧水(SPM)、 EKC或ACT940等清洗液,利用清洗液的强酸性、氧化性和溶解性将其清除干净。
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图:半导体制造过程中的主要污染物、清洗原理及工艺
清洗是半导体前道晶圆制造过程中步骤占比最高的工序,约占所有晶圆制造工 序的30%,在半导体后道封装工艺、晶片制备、晶片回收等环节亦存在广泛应用。
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图:清洗贯穿晶圆制造工序的全程
随着成熟制程半导体新材料、新结构、新器件的发展,以及先进制程半导体沿着摩尔定律发展,对特殊清洗工艺需求越来越多,对污染物的敏感度越来越高,清 洗工艺的难度、工序的数量以及重要性也随之提升。
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图:制程节点与清洗步骤数量关系图示
清洗剂是典型的湿电子化学品。湿电子化学品又称超净高纯试剂,是微电子、 光电子湿法工艺制程中使用的各种液体化工材料,也是重要的晶圆制造材料之一。 由于下游行业对工艺品控要求极高,对湿电子化学品的纯度、洁净度、精度等特性 具有严苛的要求,一般要求控制杂质颗粒粒径低于 0.5µm,金属杂质含量低于 ppm 级(10-6 为 ppm,10-9 为 ppb,10-12 为 ppt),所以湿电子化学品具有高技术门槛、 高附加值的显著特点。
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