硅集成電路-工藝

第二篇：IC工藝Chapter1ContaminationControlandCleaningTechnologyforULSI重點(diǎn):1、ULSI對(duì)清潔環(huán)境的要求2、污染的來(lái)源3、污染對(duì)成品率的影響4、常見(jiàn)的幾種主要污染類型和處理對(duì)策5、Cleanroom1.1. 基本污染類型及其對(duì)器件的影響1、顆粒：引起電路的開(kāi)路和短路mm基本要求：器件工藝中能接受的顆粒尺度必須小于最小器件特征尺寸的一半。顆粒的來(lái)源：

空氣、人、廠房、水、工藝用化學(xué)品、工藝用氣體、生產(chǎn)設(shè)備檢測(cè)：激光掃描（>0.1m)2、金屬雜質(zhì)：

引入深能級(jí)改變少子壽命增加漏電流；過(guò)飽和析出形成缺陷團(tuán)；快速擴(kuò)散遷移到界面增加表面態(tài)；改變柵結(jié)構(gòu)。 污染途徑：

來(lái)自于化學(xué)溶液和制造中的各工序中。

1）化學(xué)試劑的純度：工業(yè)純、化學(xué)純CP、分析純AR、優(yōu)級(jí)純GR、光譜純、電子純(MOS純)、

超純（Ultrapure，total<1ppb）、

POUCG（point-of-usechemicalgeneration）

2）氣體和化學(xué)品輸送管道和容器、各種高溫設(shè)備、人體。金屬離子吸附在Si表面或進(jìn)入氧化層后幾乎無(wú)法祛除。3、有機(jī)物污染：

來(lái)源于真空設(shè)備等的潤(rùn)滑劑、溶劑、清洗劑、潮氣、細(xì)菌等。

影響對(duì)Si表面無(wú)機(jī)物的清洗；影響氧化柵的生長(zhǎng)。4、天然氧化層：

暴露在室溫下的空氣或含溶解氧的去離子水中，硅片的表面將被迅速氧化（幾秒~幾分鐘，厚度20~30?）。 影響接觸。

去氧IDWater，高真空多腔體設(shè)備。5、靜電釋放：

工藝中各環(huán)節(jié)的靜電污染產(chǎn)生的電壓、電流可能直接損壞芯片；工藝中吸引和吸附塵埃。1.2 超凈技術(shù)1.2.1

超凈的要求與發(fā)展（1996）1.2.2超凈的定義表述方法的新規(guī)定：ClassX（atYm） 如：Class100（at0.5m），即為：每立方英尺中大于0.5m的微粒數(shù)不多于100個(gè)。209E的新補(bǔ)充：U（X）為每立方米中大于0.02m的超細(xì)微粒不多于X個(gè)1.2.3.人污染的控制

超凈服：高技術(shù)聚脂織物，能：

1）對(duì)身體產(chǎn)生的顆粒和浮質(zhì)進(jìn)行總體控制

2）超凈服系統(tǒng)顆粒零釋放

3）零靜電積累

4）無(wú)化學(xué)和生物殘余物的釋放 嚴(yán)格的凈化間操作規(guī)范1.2.4超凈廠房的設(shè)計(jì)與實(shí)施要求

布局：各工序占用面積比例各工序的相對(duì)位子各凈化等級(jí)區(qū)域的相對(duì)位子微環(huán)境與穿壁式裝置

靜電釋放：

靜電消耗性的凈化間材料； 接地

空氣電離：

a）天花板上的離子發(fā)射器產(chǎn)生高電場(chǎng)使空氣分子電離。導(dǎo)電性空氣接觸到帶電表面時(shí)，表面能吸引另一極性的離子來(lái)中和掉表面靜電荷。

b）軟x射線輻射電離。

整體要求：凈化等級(jí)溫度22°C濕度43%空氣質(zhì)量室內(nèi)氣壓30Pa噪聲60dB

抗振動(dòng)

3m/sec8~10Hz接地抗電磁干擾靜電釋放IC生產(chǎn)線投資分布Building 25%Cleanroomsystem 25%Centralutilities 10%Processutilities 35%Others 5%Thequalityofcleanroom,processchemicals,DIwater,andprocessgasesshouldbeofstate-of-the-art.1.3 硅片清潔技術(shù)1.3.1.清洗目的去除殘存在表面的塵埃顆粒（拋光）、有機(jī)物質(zhì)、無(wú)機(jī)非金屬沾污（S、各種酸根等）、重金屬離子沾污、鈉鉀離子沾污、天然氧化層等。1.3.2.清洗方法機(jī)械、化學(xué)濕法、干法主要化學(xué)溶劑：有機(jī)：甲苯、丙酮、乙醇；三氯乙烯、四氯化碳、苯、合成溶劑無(wú)機(jī)酸：HCl、H2SO4、HNO3、王水、HF、

I號(hào)液SC-1（H2O：H2O2：NH4OH=5:1:1~7:2:1）

II號(hào)液SC-2（H2O：H2O2：HCl=6:1:1~8:2:1）或單片清洗去離子水（DeionizedWater）陽(yáng)離子交換樹(shù)脂如：R（SO3H）+Na+R（SO3Na）+H+陰離子交換樹(shù)脂如：R（NOH）+Cl-R（NCl）+OH-去離子水的測(cè)量18M-cm（25°C）DIWater還要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)超過(guò)濾（0.005m的顆粒)和脫氣處理(氧含量<10ppb)典型清洗工藝:(工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)濕法清洗工藝，RCA清洗工藝）（美國(guó)無(wú)線電公司，RCA，1970年推薦）I號(hào)液（SC-1）：（H2O：H2O2：NH4OH=5:1:1~7:2:1）II號(hào)液（SC-2）：（H2O：H2O2：HCl=6:1:1~8:2:1）工序步驟工藝目的1H2SO4/H2O2(7:3,100~130°C)有機(jī)物和金屬2UPW（超純水）清洗,(超聲)清洗3HF(49%)/H2O(30%),(1:10)自然氧化層4UPW清洗5SC-1(70°C),(freshmixture)顆粒、金屬、有機(jī)物6UPW清洗7HF/H2O自然氧化層8UPW清洗9SC-2(70°C),(freshmixture)金屬離子10UPW清洗11HF/H2O自然氧化層12UPW清洗13DRY（旋轉(zhuǎn)式，異丙醇蒸汽）干燥干法清洗：濕法清洗：使用普遍，但干燥