VLSI-03第三讲实验室净化与硅片清洗探析.ppt

集成电路工艺原理;硅单晶的制备： 掺杂分布： 有效分凝系数 衬底制备： 晶体缺陷： ;大纲 （2）;Modern IC factories employ a three tiered approach to controlling unwanted impurities（现代IC fabs依赖三道防线来控制沾污）;三道防线: 环境净化（clean room） 硅片清洗（wafer cleaning） 吸杂（gettering）;1、空气净化;净化级别：每立方英尺空气中含有尺度大于0.5mm的粒子总数不超过X个。;8;高效过滤;由于集成电路內各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到灰尘、金属的污染，很容易造成芯片内电路功能的损坏，形成短路或断路，导致集成电路的失效！在现代的VLSI工厂中，75%的产品率下降都来源于硅芯片上的颗粒污染。;Contaminants may consist of particles, organic films (photoresist), heavy metals or alkali ions.;外来杂质的危害性;颗粒粘附 所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。;各种可能???在芯片表面的颗粒;粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等 去除的机理有四种： 1氧化分解 2溶解 3对硅片表面轻微的腐蚀去除 4 粒子和硅片表面的电排斥 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）;金属的玷污;不同工艺过程引入的金属污染;金属杂质沉淀到硅表面的机理 通过金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷交换，和硅结合。（难以去除） 氧化时发生：硅在氧化时，杂质会进入 去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子 M Mz+ + z e- 去除溶液：SC-1, SC-2（H2O2：强氧化剂）;有机物的玷污;自然氧化层（Native Oxide）;2、硅片清洗;SC-1（APM，Ammonia Peroxide Mixture）： NH4OH(28%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:5～1:2:7 70～80?C, 10min 碱性（pH值7） 可以氧化有机膜 和金属形成络合物 缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒 NH4OH对硅有腐蚀作用;SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80?C, 10min 酸性（pH值7） 可以将碱金属离子及Al3＋、Fe3＋和Mg2＋在SC-1溶液中形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 可以进一步去除残留的重金属污染（如Au）;机器人自动清洗机;清洗容器和载体 SC1/SPM/SC2 – 石英（ Quartz ）或 Teflon容器 HF – 优先使用Teflon，其他无色塑料容器也行。 硅片的载体 – 只能用Teflon 或石英片架;清洗设备;洗刷器;对硅造成表面腐蚀 较难干燥 价格 化学废物的处理 和先进集成工艺的不相容;干法清洗工艺;其它方法举例;3、吸杂;硅中深能级杂质（SRH中心）;吸杂三步骤：;Aus＋I ? AuI 踢出机制 Aus ? AuI＋ V 分离机制;碱金属离子的吸杂： PSG——可以束缚碱金属离子成为稳定的化合物 超过室温的条件下，碱金属离子即可扩散进入PSG 超净工艺＋Si3N4钝化保护——抵挡碱金属离子的进入;bipolar;净化的三个层次：环境、硅片清洗、吸杂;本节课主要内容;三道防线: 净化环境（clean room） 硅片清洗（wafer cleaning） 吸杂（gettering）