硅集成电路-工艺.ppt

第二篇：IC工艺 Chapter 1 Contamination Control and Cleaning Technology for ULSI 重点: 1、ULSI对清洁环境的要求 2、污染的来源 3、污染对成品率的影响 4、常见的几种主要污染类型和处理对策 5、Cleanroom 1.1. 基本污染类型及其对器件的影响 1、颗粒：引起电路的开路和短路 基本要求：器件工艺中能接受的颗粒尺度必须小于最小器件特征尺寸的一半。 颗粒的来源： 空气、人、厂房、水、工艺用化学品、工艺用气体、生产设备 检测：激光扫描（0.1?m) 2、金属杂质： 引入深能级改变少子寿命增加漏电流；过饱和析出形成缺陷团；快速扩散迁移到界面增加表面态；改变栅结构。 污染途径： 来自于化学溶液和制造中的各工序中。 1）化学试剂的纯度：工业纯、化学纯CP、分析纯AR、优级纯GR、光谱纯、电子纯(MOS纯)、 超纯（Ultrapure，total1ppb）、 POUCG（point-of-use chemical generation） 2）气体和化学品输送管道和容器、各种高温设备、人体。 金属离子吸附在Si表面或进入氧化层后几乎无法祛除。 3、有机物污染： 来源于真空设备等的润滑剂、溶剂、清洗剂、潮气、细菌等。 影响对Si表面无机物的清洗；影响氧化栅的生长。 4、天然氧化层： 暴露在室温下的空气或含溶解氧的去离子水中，硅片的表面将被迅速氧化（几秒~几分钟，厚度20~30?）。 影响接触。 去氧ID Water，高真空多腔体设备。 5、静电释放： 工艺中各环节的静电污染产生的电压、电流可能直接损坏芯片；工艺中吸引和吸附尘埃。 1.2 超净技术 1.2.1 超净的要求与发展 （1996） 209E的新补充：U（X）为每立方米中 大于0.02?m的超细微粒不多于X个 1.2.3. 人污染的控制 超净服：高技术聚脂织物，能： 1）对身体产生的颗粒和浮质进行总体控制 2）超净服系统颗粒零释放 3）零静电积累 4）无化学和生物残余物的释放 严格的净化间操作规范 1.2.4 超净厂房的设计与实施要求 布局： 各工序占用面积比例 各工序的相对位子 各净化等级区域的相对 位子 微环境与穿壁式装置 静电释放： 静电消耗性的净化间材料； 接地 空气电离： a）天花板上的离子发射器产生高电场使空气分子电离。导电性空气接触到带电表面时，表面能吸引另一极性的离子来中和掉表面静电荷。 b）软x射线辐射电离。 整体要求： 净化等级 温度22°C 湿度43% 空气质量 室内气压30Pa 噪声60dB 抗振动?3?m/sec 8~10Hz 接地 抗电磁干扰 静电释放 IC生产线投资分布 Building 25% Cleanroom system 25% Central utilities 10% Process utilities 35% Others 5% The quality of cleanroom, process chemicals, DI water, and process gases should be of state-of-the-art. 1.3 硅片清洁技术 1.3.1. 清洗目的 去除残存在表面的尘埃颗粒（抛光）、有机物质、无机非金属沾污（S、各种酸根等）、重金属离子沾污、钠钾离子沾污、天然氧化层等。 1.3.2. 清洗方法 机械、化学 湿法、干法 主要化学溶剂： 有机：甲苯、丙酮、乙醇；三氯乙烯、四氯化碳、苯、合成溶剂 无机酸：HCl、H2SO4、HNO3、王水、HF、 I号液SC-1（H2O：H2O2：NH4OH=5:1:1~7:2:1） II号液SC-2（H2O：H2O2：HCl=6:1:1~8:2:1） 去离子水（Deionized Water） 阳离子交换树脂 如：R（SO3H）+Na+?R（SO3Na）+H+ 阴离子交换树脂 如：R（NOH）+Cl-?R（NCl）+OH- 去离子水的测量 18M?-cm（25°C） DI Water还要进行现场超过滤（0.005?m的颗