Novità - Contaminazione della superficie dei wafer e relativo metodo di rilevamento

La pulizia delsuperficie del waferinfluenzerà notevolmente il tasso di qualificazione dei successivi processi e prodotti a semiconduttori. Fino al 50% di tutte le perdite di rendimento sono causate dasuperficie del wafercontaminazione.

Gli oggetti che possono causare cambiamenti incontrollati nelle prestazioni elettriche del dispositivo o nel processo di produzione del dispositivo vengono collettivamente definiti contaminanti. I contaminanti possono provenire dal wafer stesso, dalla camera bianca, dagli strumenti di processo, dai prodotti chimici di processo o dall'acqua.Waferla contaminazione può generalmente essere rilevata mediante osservazione visiva, ispezione del processo o utilizzo di complesse apparecchiature analitiche nel test del dispositivo finale.

▲Contaminanti sulla superficie dei wafer di silicio | Rete di origine immagine

I risultati dell'analisi della contaminazione possono essere utilizzati per riflettere il grado e il tipo di contaminazione incontrata dalwaferin una determinata fase del processo, in una macchina specifica o nel processo complessivo. Secondo la classificazione dei metodi di rilevamento,superficie del waferla contaminazione può essere suddivisa nelle seguenti tipologie.

Contaminazione dei metalli

La contaminazione causata dai metalli può causare difetti di vario grado nei dispositivi semiconduttori.
I metalli alcalini o alcalino terrosi (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba, ecc.) possono causare corrente di dispersione nella struttura pn, che a sua volta porta alla tensione di rottura dell'ossido; L'inquinamento da metalli di transizione e metalli pesanti (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb, ecc.) può ridurre il ciclo di vita del trasportatore, ridurre la durata di servizio del componente o aumentare la corrente oscura quando il componente è in funzione.

I metodi comuni per rilevare la contaminazione da metalli sono la fluorescenza a raggi X a riflessione totale, la spettroscopia di assorbimento atomico e la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS).

▲ Contaminazione della superficie del wafer | ResearchGate

La contaminazione del metallo può provenire da reagenti utilizzati nella pulizia, incisione, litografia, deposizione, ecc., o dalle macchine utilizzate nel processo, come forni, reattori, impianto di ioni, ecc., oppure può essere causata da una manipolazione imprudente dei wafer.

Contaminazione di particelle

I depositi di materiale effettivi vengono solitamente osservati rilevando la luce diffusa dai difetti superficiali. Pertanto, il nome scientifico più accurato per la contaminazione da particelle è difetto del punto luce. La contaminazione da particelle può causare effetti di blocco o mascheramento nei processi di incisione e litografia.

Durante la crescita o la deposizione del film si generano fori di spillo e microvuoti e, se le particelle sono grandi e conduttive, possono causare anche cortocircuiti.

▲ Formazione di contaminazione particellare | Rete di origine immagine

La contaminazione da particelle minuscole può causare ombre sulla superficie, come durante la fotolitografia. Se tra la fotomaschera e lo strato di fotoresist si trovano particelle di grandi dimensioni, queste possono ridurre la risoluzione dell'esposizione per contatto.

Inoltre, possono bloccare gli ioni accelerati durante l'impianto ionico o l'attacco a secco. Le particelle possono anche essere racchiuse dalla pellicola, in modo che vi siano protuberanze e protuberanze. Gli strati depositati successivamente potrebbero rompersi o resistere all'accumulo in queste posizioni, causando problemi durante l'esposizione.

Contaminazione organica

I contaminanti contenenti carbonio, così come le strutture di legame associate al C, sono chiamati contaminazione organica. I contaminanti organici possono causare proprietà idrofobe inaspettate sulsuperficie del wafer, aumentano la ruvidità della superficie, producono una superficie opaca, interrompono la crescita dello strato epitassiale e influenzano l'effetto pulente della contaminazione metallica se i contaminanti non vengono prima rimossi.

Tale contaminazione superficiale viene generalmente rilevata da strumenti come la MS a desorbimento termico, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X e la spettroscopia elettronica Auger.

▲Rete sorgente immagine

Contaminazione gassosa e contaminazione dell'acqua

Le molecole atmosferiche e la contaminazione dell'acqua con dimensioni molecolari solitamente non vengono rimosse dai normali filtri dell'aria particolati ad alta efficienza (HEPA) o dai filtri dell'aria a bassissima penetrazione (ULPA). Tale contaminazione viene solitamente monitorata mediante spettrometria di massa ionica ed elettroforesi capillare.

Alcuni contaminanti possono appartenere a più categorie, ad esempio le particelle possono essere composte da materiali organici o metallici, o entrambi, quindi questo tipo di contaminazione può essere classificato anche come altri tipi.

▲Contaminanti molecolari gassosi | IONICO

Inoltre, la contaminazione dei wafer può anche essere classificata come contaminazione molecolare, contaminazione di particelle e contaminazione da detriti derivati dal processo in base alle dimensioni della fonte di contaminazione. Quanto più piccola è la dimensione della particella contaminante, tanto più difficile sarà rimuoverla. Nell'odierna produzione di componenti elettronici, le procedure di pulizia dei wafer rappresentano il 30% - 40% dell'intero processo produttivo.