tīrībavafeļu virsmalielā mērā ietekmēs turpmāko pusvadītāju procesu un izstrādājumu kvalifikācijas līmeni. Līdz 50% no visiem ražas zudumiem izraisavafeļu virsmapiesārņojums.
Objekti, kas var izraisīt nekontrolētas izmaiņas ierīces elektriskajā darbībā vai ierīces ražošanas procesā, tiek saukti par piesārņotājiem. Piesārņotāji var rasties no pašas vafeles, tīrās telpas, apstrādes instrumentiem, apstrādes ķimikālijām vai ūdens.Vafelepiesārņojumu parasti var noteikt, veicot vizuālu novērošanu, procesa pārbaudi vai izmantojot sarežģītu analītisko aprīkojumu galīgajā ierīces pārbaudē.
▲Piesārņojumi uz silīcija plāksnīšu virsmas | Attēlu avota tīkls
Piesārņojuma analīzes rezultātus var izmantot, lai atspoguļotu piesārņojuma pakāpi un veidu, ar kuru saskarasvafelenoteiktā procesa posmā, konkrētā mašīnā vai kopējā procesā. Saskaņā ar noteikšanas metožu klasifikāciju,vafeļu virsmapiesārņojumu var iedalīt šādos veidos.
Metāla piesārņojums
Metālu izraisīts piesārņojums var izraisīt dažādas pakāpes pusvadītāju ierīču defektus.
Sārmu metāli vai sārmzemju metāli (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba u.c.) var izraisīt noplūdes strāvu pn struktūrā, kas savukārt noved pie oksīda sabrukšanas sprieguma; pārejas metālu un smago metālu (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb uc) piesārņojums var samazināt nesēja dzīves ciklu, samazināt komponenta kalpošanas laiku vai palielināt tumšo strāvu, kad komponents darbojas.
Izplatītas metodes metālu piesārņojuma noteikšanai ir kopējās atstarošanas rentgena fluorescence, atomu absorbcijas spektroskopija un induktīvi saistītās plazmas masas spektrometrija (ICP-MS).
▲ Vafeļu virsmas piesārņojums | ResearchGate
Metāla piesārņojums var rasties no reaģentiem, ko izmanto tīrīšanā, kodināšanā, litogrāfijā, uzklāšanā utt., vai no procesā izmantotajām iekārtām, piemēram, krāsnīm, reaktoriem, jonu implantācijas u.c., vai arī to var izraisīt neuzmanīga vafeļu apiešanās.
Daļiņu piesārņojums
Faktiskās materiāla nogulsnes parasti novēro, nosakot gaismu, kas izkliedēta no virsmas defektiem. Tāpēc precīzāks daļiņu piesārņojuma zinātniskais nosaukums ir gaismas punkta defekts. Daļiņu piesārņojums kodināšanas un litogrāfijas procesos var izraisīt bloķēšanas vai maskēšanas efektus.
Plēves augšanas vai nogulsnēšanās laikā veidojas caurumi un mikro tukšumi, un, ja daļiņas ir lielas un vadošas, tās var izraisīt pat īssavienojumus.
▲ Daļiņu piesārņojuma veidošanās | Attēlu avota tīkls
Sīku daļiņu piesārņojums var radīt ēnas uz virsmas, piemēram, fotolitogrāfijas laikā. Ja starp fotomasku un fotorezista slāni atrodas lielas daļiņas, tās var samazināt kontakta ekspozīcijas izšķirtspēju.
Turklāt tie var bloķēt paātrinātos jonus jonu implantācijas vai sausās kodināšanas laikā. Daļiņas var arī ietvert plēvē, tādējādi veidojot izciļņus un izciļņus. Turpmākie nogulsnētie slāņi var saplaisāt vai pretoties uzkrāšanai šajās vietās, radot problēmas iedarbības laikā.
Organiskais piesārņojums
Piesārņotājus, kas satur oglekli, kā arī savienojošās struktūras, kas saistītas ar C, sauc par organisko piesārņojumu. Organiskie piesārņotāji var izraisīt neparedzētas hidrofobas īpašībasvafeļu virsma, palielina virsmas raupjumu, rada miglainu virsmu, traucē epitaksiskā slāņa augšanu un ietekmē metāla piesārņojuma tīrīšanas efektu, ja piesārņotāji netiek noņemti vispirms.
Šādu virsmas piesārņojumu parasti nosaka ar tādiem instrumentiem kā termiskās desorbcijas MS, rentgenstaru fotoelektronu spektroskopija un Augera elektronu spektroskopija.
▲Attēla avota tīkls
Gāzveida piesārņojums un ūdens piesārņojums
Atmosfēras molekulas un ūdens piesārņojumu ar molekulāro izmēru parasti nenoņem parastie augstas efektivitātes daļiņu gaisa (HEPA) vai īpaši zemas caurlaidības gaisa filtri (ULPA). Šādu piesārņojumu parasti uzrauga ar jonu masas spektrometriju un kapilāro elektroforēzi.
Daži piesārņotāji var piederēt vairākām kategorijām, piemēram, daļiņas var sastāvēt no organiskiem vai metāliskiem materiāliem, vai abiem, tāpēc šāda veida piesārņojumu var klasificēt arī kā citus veidus.
▲ Gāzveida molekulārie piesārņotāji | IONIKONS
Turklāt vafeļu piesārņojumu var klasificēt arī kā molekulāro piesārņojumu, daļiņu piesārņojumu un procesa radīto atkritumu piesārņojumu atbilstoši piesārņojuma avota izmēram. Jo mazāks ir piesārņojuma daļiņas izmērs, jo grūtāk to noņemt. Mūsdienu elektronisko komponentu ražošanā vafeļu tīrīšanas procedūras veido 30% - 40% no visa ražošanas procesa.
▲Piesārņojumi uz silīcija plāksnīšu virsmas | Attēlu avota tīkls
Izlikšanas laiks: 18. novembris 2024