Yaş təmizləmə (Yaş Təmizləmə) yarımkeçirici istehsal proseslərində kritik addımlardan biridir və sonrakı proses addımlarının təmiz səthdə yerinə yetirilməsini təmin etmək üçün vaflinin səthindən müxtəlif çirkləndiricilərin çıxarılmasına yönəlmişdir.
Yarımkeçirici cihazların ölçüləri kiçilməyə davam etdikcə və dəqiqlik tələbləri artdıqca, vafli təmizləmə proseslərinin texniki tələbləri getdikcə daha sərt olur. Vafli səthindəki ən kiçik hissəciklər, üzvi materiallar, metal ionları və ya oksid qalıqları belə cihazın işinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edə bilər və beləliklə, yarımkeçirici cihazların məhsuldarlığına və etibarlılığına təsir göstərə bilər.
Gofretin təmizlənməsinin əsas prinsipləri
Gofretin təmizlənməsinin əsası vaflinin sonrakı emal üçün uyğun təmiz səthə malik olmasını təmin etmək üçün fiziki, kimyəvi və digər üsullarla müxtəlif çirkləndiricilərin vafli səthindən effektiv şəkildə təmizlənməsindən ibarətdir.
Çirklənmə növü
Cihazın Xüsusiyyətlərinə Əsas Təsirlər
| maddə Çirklənmə | Nümunə qüsurları
İon implantasiyası qüsurları
İzolyasiya filminin parçalanma qüsurları
| |
| Metalik çirklənmə | Qələvi metallar | MOS tranzistorunun qeyri-sabitliyi
Qapı oksidi filminin parçalanması/deqradasiyası
|
| Ağır metallar | Artan PN qovşağı əks sızma cərəyanı
Qapı oksidi filminin parçalanma qüsurları
Azlıq daşıyıcısının ömrü boyu deqradasiyası
Oksid ehtiraslı təbəqənin defektinin yaranması
| |
| Kimyəvi çirklənmə | Üzvi material | Qapı oksidi filminin parçalanma qüsurları
CVD film varyasyonları (inkubasiya müddətləri)
Termal oksid filminin qalınlığının dəyişməsi (sürətlənmiş oksidləşmə)
Dumanın yaranması (vafli, obyektiv, güzgü, maska, retikul)
|
| Qeyri-üzvi qatqı maddələri (B, P) | MOS tranzistoru V-ci növbədə
Si substrat və yüksək müqavimətli poli-silikon təbəqə müqavimət varyasyonları
| |
| Qeyri-üzvi əsaslar (aminlər, ammonyak) və turşular (SOx) | Kimyəvi gücləndirilmiş müqavimətlərin həllinin pozulması
Duz əmələ gəlməsi ilə əlaqədar hissəciklərin çirklənməsi və dumanın yaranması
| |
| Rütubətə, Havaya görə Doğma və Kimyəvi Oksid Filmləri | Artan kontakt müqaviməti
Qapı oksidi filminin parçalanması/deqradasiyası
| |
Xüsusilə, vafli təmizləmə prosesinin məqsədlərinə aşağıdakılar daxildir:
Hissəciklərin çıxarılması: vafli səthinə yapışmış kiçik hissəcikləri çıxarmaq üçün fiziki və ya kimyəvi üsullardan istifadə etməklə. Kiçik hissəciklər, xüsusi müalicə tələb edən, onlar və vafli səthi arasında güclü elektrostatik qüvvələr olduğundan, onları çıxarmaq daha çətindir.
Üzvi materialın çıxarılması: Yağ və fotorezist qalıqları kimi üzvi çirkləndiricilər vafli səthə yapışa bilər. Bu çirkləndiricilər adətən güclü oksidləşdirici maddələr və ya həlledicilərdən istifadə etməklə çıxarılır.
Metal ionlarının çıxarılması: vafli səthindəki metal ion qalıqları elektrik performansını aşağı sala və hətta sonrakı emal addımlarına təsir göstərə bilər. Buna görə də, bu ionları çıxarmaq üçün xüsusi kimyəvi məhlullardan istifadə olunur.
Oksidin çıxarılması: Bəzi proseslər vafli səthinin silisium oksidi kimi oksid təbəqələrindən azad olmasını tələb edir. Belə hallarda müəyyən təmizləmə addımları zamanı təbii oksid təbəqələrinin çıxarılması lazımdır.
Vafli təmizləmə texnologiyasının problemi səthin kobudlaşmasının, korroziyasının və ya digər fiziki zədələnmələrin qarşısının alınması kimi vafli səthinə mənfi təsir göstərmədən çirkləndiriciləri effektiv şəkildə təmizləməkdən ibarətdir.
2. Gofretin Təmizləmə Prosesi Akışı
Gofretin təmizlənməsi prosesi adətən çirkləndiricilərin tam çıxarılmasını təmin etmək və tam təmiz səthə nail olmaq üçün bir neçə addımdan ibarətdir.
Şəkil: Toplu Tipli və Tək Vafli Təmizləmə Arasında Müqayisə
Tipik vafli təmizləmə prosesi aşağıdakı əsas addımları əhatə edir:
1. Əvvəlcədən Təmizləmə (Ön Təmizləmə)
Əvvəlcədən təmizləmənin məqsədi vafli səthindən boş çirkləndiriciləri və böyük hissəcikləri təmizləməkdir ki, bu da adətən deionlaşdırılmış su (DI Su) ilə yuyulma və ultrasəs təmizləmə vasitəsilə əldə edilir. Deionlaşdırılmış su ilkin olaraq vafli səthindən hissəcikləri və həll olunmuş çirkləri təmizləyə bilər, ultrasəs təmizləmə isə hissəciklər və vafli səthi arasındakı əlaqəni qırmaq üçün kavitasiya effektlərindən istifadə edərək, onların yerindən çıxmasını asanlaşdırır.
2. Kimyəvi Təmizləmə
Kimyəvi təmizləmə vaflitin səthindən üzvi materialları, metal ionlarını və oksidləri çıxarmaq üçün kimyəvi məhlullardan istifadə edərək, vafli təmizləmə prosesində əsas addımlardan biridir.
Üzvi materialın çıxarılması: Tipik olaraq, aseton və ya ammonyak/peroksid qarışığı (SC-1) üzvi çirkləndiriciləri həll etmək və oksidləşdirmək üçün istifadə olunur. SC-1 məhlulu üçün tipik nisbət NH₄OH-dir
₂O₂
₂O = 1:1:5, təxminən 20°C iş temperaturu ilə.
Metal ionlarının çıxarılması: Nitrik turşu və ya xlorid turşusu/peroksid qarışıqları (SC-2) vafli səthindən metal ionlarını çıxarmaq üçün istifadə olunur. SC-2 məhlulu üçün tipik nisbət HCl-dir
₂O₂
₂O = 1:1:6, temperatur təxminən 80°C-də saxlanılır.
Oksidin çıxarılması: Bəzi proseslərdə vafli səthindən təbii oksid təbəqəsinin çıxarılması tələb olunur, bunun üçün hidrofluorik turşu (HF) məhlulu istifadə olunur. HF həlli üçün tipik nisbət HF-dir
₂O = 1:50 və otaq temperaturunda istifadə edilə bilər.
3. Son təmizlik
Kimyəvi təmizləmədən sonra vaflilər səthdə kimyəvi qalıqların qalmamasını təmin etmək üçün adətən son təmizləmə mərhələsinə keçirlər. Yekun təmizlik, hərtərəfli yaxalamaq üçün əsasən deionlaşdırılmış sudan istifadə edir. Əlavə olaraq, ozon suyunun təmizlənməsi (O₃/H₂O) vafli səthindən qalan çirkləndiriciləri daha da təmizləmək üçün istifadə olunur.
4. Qurutma
Təmizlənmiş vaflilər su nişanlarının və ya çirkləndiricilərin yenidən yapışmasının qarşısını almaq üçün tez qurudulmalıdır. Ümumi qurutma üsullarına spin qurutma və azotla təmizləmə daxildir. Birincisi vaflinin səthindən rütubəti yüksək sürətlə fırlatmaqla aradan qaldırır, ikincisi isə vaflinin səthinə quru azot qazı üfürərək tam qurumasını təmin edir.
Çirkləndirici
Təmizləmə prosedurunun adı
Kimyəvi qarışığın təsviri
Kimyəvi maddələr
| hissəciklər | Piranha (SPM) | Kükürd turşusu/hidrogen peroksid/DI su | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammonium hidroksid/hidrogen peroksid/DI su | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metallar (mis deyil) | SC-2 (HPM) | Hidroklor turşusu/hidrogen peroksid/DI su | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Kükürd turşusu/hidrogen peroksid/DI su | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Seyreltilmiş hidrofluor turşusu/DI suyu (misı çıxarmayacaq) | HF/H2O1:50 | |
| Üzvi maddələr | Piranha (SPM) | Kükürd turşusu/hidrogen peroksid/DI su | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammonium hidroksid/hidrogen peroksid/DI su | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Deionlaşdırılmış suda ozon | O3/H2O Optimize Edilmiş Qarışıqlar | |
| Doğma oksid | DHF | Hidrofluor turşusu/DI suyu seyreltin | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Tamponlanmış hidroflorik turşu | NH4F/HF/H2O |
3. Ümumi Gofret Təmizləmə Metodları
1. RCA Təmizləmə Metodu
RCA təmizləmə üsulu yarımkeçirici sənayesində 40 ildən çox əvvəl RCA Corporation tərəfindən hazırlanmış vafli təmizləmə üsullarından biridir. Bu üsul ilk növbədə üzvi çirkləndiriciləri və metal ion çirklərini təmizləmək üçün istifadə olunur və iki mərhələdə tamamlana bilər: SC-1 (Standart Təmiz 1) və SC-2 (Standart Təmiz 2).
SC-1 Təmizləmə: Bu addım əsasən üzvi çirkləndiriciləri və hissəcikləri təmizləmək üçün istifadə olunur. Həll ammonyak, hidrogen peroksid və suyun qarışığıdır ki, bu da vafli səthində nazik silikon oksid təbəqəsi əmələ gətirir.
SC-2 Təmizləmə: Bu addım ilk növbədə hidroklor turşusu, hidrogen peroksid və su qarışığından istifadə edərək metal ion çirkləndiricilərini təmizləmək üçün istifadə olunur. Yenidən çirklənmənin qarşısını almaq üçün vafli səthində nazik passivasiya təbəqəsi qoyur.
2. Piranha Təmizləmə Metodu (Piranha Etch Clean)
Piranha təmizləmə üsulu, adətən 3:1 və ya 4:1 nisbətində kükürd turşusu və hidrogen peroksidin qarışığından istifadə edərək, üzvi materialların çıxarılması üçün yüksək effektiv üsuldur. Bu məhlulun son dərəcə güclü oksidləşdirici xüsusiyyətlərinə görə, çox miqdarda üzvi maddələri və inadkar çirkləndiriciləri çıxara bilər. Bu üsul vaflisə zərər verməmək üçün şəraitə, xüsusən də temperatur və konsentrasiyaya ciddi nəzarət tələb edir.
Ultrasonik təmizləmə vafli səthindən çirkləndiriciləri təmizləmək üçün mayedə yüksək tezlikli səs dalğalarının yaratdığı kavitasiya effektindən istifadə edir. Ənənəvi ultrasəs təmizləmə ilə müqayisədə, meqasonik təmizləmə daha yüksək tezlikdə işləyir və vafli səthinə zərər vermədən mikronaltı ölçülü hissəciklərin daha səmərəli şəkildə çıxarılmasına imkan verir.
4. Ozon Təmizləmə
Ozon təmizləmə texnologiyası vafli səthindən üzvi çirkləndiriciləri parçalamaq və çıxarmaq, nəticədə onları zərərsiz karbon qazı və suya çevirmək üçün ozonun güclü oksidləşdirici xüsusiyyətlərindən istifadə edir. Bu üsul bahalı kimyəvi reagentlərin istifadəsini tələb etmir və ətraf mühitin daha az çirklənməsinə səbəb olur ki, bu da onu vafli təmizləmə sahəsində yeni yaranan texnologiyaya çevirir.
4. Gofret Təmizləmə Prosesi Avadanlığı
Vafli təmizləmə proseslərinin səmərəliliyini və təhlükəsizliyini təmin etmək üçün yarımkeçiricilərin istehsalında müxtəlif qabaqcıl təmizləyici avadanlıqlardan istifadə olunur. Əsas növlərə aşağıdakılar daxildir:
1. Yaş Təmizləmə Avadanlığı
Yaş təmizləmə avadanlığına müxtəlif daldırma çənləri, ultrasəs təmizləmə çənləri və fırlanan quruducular daxildir. Bu cihazlar vafli səthindən çirkləndiriciləri çıxarmaq üçün mexaniki qüvvələri və kimyəvi reagentləri birləşdirir. Kimyəvi məhlulların sabitliyini və effektivliyini təmin etmək üçün daldırma çənləri adətən temperatur nəzarət sistemləri ilə təchiz edilir.
2. Quru Təmizləmə Avadanlığı
Quru təmizləmə avadanlığına əsasən plazmadakı yüksək enerjili hissəciklər ilə reaksiya vermək və vafli səthindən qalıqları çıxarmaq üçün istifadə edən plazma təmizləyiciləri daxildir. Plazma təmizlənməsi xüsusilə kimyəvi qalıqlar daxil etmədən səthin bütövlüyünün qorunmasını tələb edən proseslər üçün uyğundur.
3. Avtomatlaşdırılmış Təmizləmə Sistemləri
Yarımkeçirici istehsalının davamlı genişlənməsi ilə avtomatlaşdırılmış təmizləmə sistemləri geniş miqyaslı vafli təmizləmə üçün üstünlük verilən seçimə çevrilmişdir. Bu sistemlərə tez-tez avtomatlaşdırılmış ötürmə mexanizmləri, çox tanklı təmizləmə sistemləri və hər bir vafli üçün ardıcıl təmizləmə nəticələrini təmin etmək üçün dəqiq nəzarət sistemləri daxildir.
5. Gələcək Trendlər
Yarımkeçirici qurğular kiçilməyə davam etdikcə, vafli təmizləmə texnologiyası daha səmərəli və ekoloji cəhətdən təmiz həllər istiqamətində inkişaf edir. Gələcək təmizləmə texnologiyaları diqqət mərkəzində olacaq:
Sub-nanometr hissəciklərinin çıxarılması: Mövcud təmizləmə texnologiyaları nanometr miqyaslı hissəcikləri idarə edə bilər, lakin cihazın ölçüsünün daha da azalması ilə sub-nanometr hissəciklərinin çıxarılması yeni problemə çevriləcək.
Yaşıl və Ekoloji Təmizlik: Ətraf mühitə zərərli kimyəvi maddələrin istifadəsinin azaldılması və ozon təmizləmə və meqasonik təmizləmə kimi daha ekoloji təmizlik üsullarının inkişaf etdirilməsi getdikcə daha vacib olacaq.
Avtomatlaşdırma və İntellektin Yüksək Səviyyələri: Ağıllı sistemlər təmizləmə prosesi zamanı müxtəlif parametrlərin real vaxt rejimində monitorinqinə və tənzimlənməsinə imkan verəcək, təmizləmə effektivliyini və istehsal səmərəliliyini daha da artıracaq.
Yarımkeçirici istehsalında kritik bir addım kimi vafli təmizləmə texnologiyası sonrakı proseslər üçün vafli səthlərin təmiz olmasını təmin etməkdə mühüm rol oynayır. Müxtəlif təmizləmə üsullarının birləşməsi çirkləndiriciləri effektiv şəkildə təmizləyir və növbəti addımlar üçün təmiz substrat səthini təmin edir. Texnologiya irəlilədikcə, yarımkeçiricilər istehsalında daha yüksək dəqiqlik və daha aşağı qüsur dərəcələri tələblərinə cavab vermək üçün təmizləmə prosesləri optimallaşdırılmağa davam edəcək.
Göndərmə vaxtı: 08 oktyabr 2024-cü il