Teknolohiya sa Paglilinis ng Wafer sa Paggawa ng Semiconductor

Teknolohiya sa Paglilinis ng Wafer sa Paggawa ng Semiconductor

Ang paglilinis ng wafer ay isang kritikal na hakbang sa buong proseso ng paggawa ng semiconductor at isa sa mga pangunahing salik na direktang nakakaapekto sa pagganap at ani ng aparato. Sa panahon ng paggawa ng chip, kahit ang pinakamaliit na kontaminasyon ay maaaring magpababa sa mga katangian ng aparato o magdulot ng ganap na pagkasira. Bilang resulta, ang mga proseso ng paglilinis ay inilalapat bago at pagkatapos ng halos bawat hakbang sa paggawa upang maalis ang mga kontaminante sa ibabaw at matiyak ang kalinisan ng wafer. Ang paglilinis din ang pinakamadalas na operasyon sa paggawa ng semiconductor, na bumubuo ng humigit-kumulang...30% ng lahat ng hakbang sa proseso.

Sa patuloy na pag-scale ng very-large-scale integration (VLSI), ang mga process node ay umunlad na sa28 nm, 14 nm, at higit pa, na nagtutulak ng mas mataas na densidad ng device, mas makitid na linewidth, at lalong nagiging masalimuot na daloy ng proseso. Ang mga advanced node ay mas sensitibo sa kontaminasyon, habang ang mas maliliit na laki ng feature ay nagpapahirap sa paglilinis. Dahil dito, patuloy na tumataas ang bilang ng mga hakbang sa paglilinis, at ang paglilinis ay nagiging mas kumplikado, mas kritikal, at mas mapanghamon. Halimbawa, ang isang 90 nm chip ay karaniwang nangangailangan ng humigit-kumulang90 hakbang sa paglilinis, samantalang ang isang 20 nm chip ay nangangailangan ng humigit-kumulang215 hakbang sa paglilinisHabang umuunlad ang pagmamanupaktura sa 14 nm, 10 nm, at mas maliliit na node, patuloy na tataas ang bilang ng mga operasyon sa paglilinis.

Sa esensya,Ang paglilinis ng wafer ay tumutukoy sa mga prosesong gumagamit ng mga kemikal na paggamot, gas, o pisikal na pamamaraan upang alisin ang mga dumi mula sa ibabaw ng wafer.Ang mga kontaminante tulad ng mga particle, metal, organikong residue, at mga katutubong oksido ay maaaring makaapekto nang negatibo sa pagganap, pagiging maaasahan, at ani ng aparato. Ang paglilinis ay nagsisilbing "tulay" sa pagitan ng magkakasunod na hakbang sa paggawa—halimbawa, bago ang deposition at lithography, o pagkatapos ng etching, CMP (chemical mechanical polishing), at ion implantation. Sa pangkalahatan, ang paglilinis ng wafer ay maaaring hatiin sapaglilinis ng basaattuyong paglilinis.

Paglilinis ng Basa

Ang wet cleaning ay gumagamit ng mga kemikal na solvent o deionized water (DIW) upang linisin ang mga wafer. Dalawang pangunahing pamamaraan ang ginagamit:

• Paraan ng paglulubogAng mga wafer ay inilulubog sa mga tangkeng puno ng mga solvent o DIW. Ito ang pinakamalawak na ginagamit na pamamaraan, lalo na para sa mga mature na technology node.

• Paraan ng pag-sprayAng mga solvent o DIW ay iniispray sa mga umiikot na wafer upang maalis ang mga dumi. Bagama't pinapayagan ng immersion ang batch processing ng maraming wafer, ang spray cleaning ay humahawak lamang ng isang wafer bawat chamber ngunit nagbibigay ng mas mahusay na kontrol, na ginagawa itong mas karaniwan sa mga advanced node.

Paglilinis gamit ang Dry Cleaning

Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, iniiwasan ng dry cleaning ang mga solvent o DIW, sa halip ay gumagamit ng mga gas o plasma upang alisin ang mga kontaminante. Dahil sa pagsulong ng mga advanced node, ang dry cleaning ay nagiging mas mahalaga dahil sa...mataas na katumpakanat bisa laban sa mga organiko, nitrida, at oksido. Gayunpaman, nangangailangan ito ngmas mataas na pamumuhunan sa kagamitan, mas kumplikadong operasyon, at mas mahigpit na kontrol sa prosesoAng isa pang bentahe ay ang dry cleaning ay nakakabawas sa malalaking dami ng wastewater na nalilikha ng mga basang pamamaraan.

Mga Karaniwang Teknik sa Paglilinis Gamit ang Basang Basa

1. Paglilinis ng DIW (Deionized Water)

Ang DIW ang pinakamalawak na ginagamit na panlinis sa wet cleaning. Hindi tulad ng hindi ginagamot na tubig, ang DIW ay halos walang conductive ions, na pumipigil sa kalawang, mga electrochemical reaction, o pagkasira ng device. Ang DIW ay pangunahing ginagamit sa dalawang paraan:

1. Direktang paglilinis ng ibabaw ng wafer– Karaniwang isinasagawa sa single-wafer mode na may mga roller, brush, o spray nozzle habang umiikot ang wafer. Ang isang hamon ay ang electrostatic charge buildup, na maaaring magdulot ng mga depekto. Upang mabawasan ito, ang CO₂ (at kung minsan ay NH₃) ay tinutunaw sa DIW upang mapabuti ang conductivity nang hindi nakokontamina ang wafer.

2. Pagbanlaw pagkatapos ng paglilinis gamit ang kemikal– Tinatanggal ng DIW ang mga natitirang solusyon sa paglilinis na maaaring makasira sa wafer o makasira sa pagganap ng aparato kung maiiwan sa ibabaw.

2. Paglilinis ng HF (Hydrofluoric Acid)

Ang HF ang pinakamabisang kemikal para sa pag-alis ngmga katutubong patong ng oksido (SiO₂)sa mga silicon wafer at pangalawa lamang sa DIW sa kahalagahan. Tinutunaw din nito ang mga nakakabit na metal at pinipigilan ang muling oksihenasyon. Gayunpaman, ang HF etching ay maaaring magpagaspang sa mga ibabaw ng wafer at hindi kanais-nais na umatake sa ilang mga metal. Upang matugunan ang mga isyung ito, ang mga pinahusay na pamamaraan ay nagpapalabnaw sa HF, nagdaragdag ng mga oxidizer, surfactant, o mga complexing agent upang mapahusay ang selectivity at mabawasan ang kontaminasyon.

3. Paglilinis ng SC1 (Karaniwang Paglilinis 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

Ang SC1 ay isang matipid at lubos na mahusay na paraan para sa pag-alismga organikong residue, partikulo, at ilang metalPinagsasama ng mekanismo ang aksyong oxidizing ng H₂O₂ at ang epekto ng pagkatunaw ng NH₄OH. Tinataboy din nito ang mga particle sa pamamagitan ng mga puwersang electrostatic, at ang tulong ng ultrasonic/megasonic ay lalong nagpapabuti sa kahusayan. Gayunpaman, maaaring gawing magaspang ng SC1 ang mga ibabaw ng wafer, na nangangailangan ng maingat na pag-optimize ng mga ratio ng kemikal, pagkontrol ng tensyon sa ibabaw (sa pamamagitan ng mga surfactant), at mga chelating agent upang mapigilan ang muling pagdedeposisyon ng metal.

4. Paglilinis ng SC2 (Karaniwang Paglilinis 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

Kinukumpleto ng SC2 ang SC1 sa pamamagitan ng pag-alismga kontaminadong metalAng malakas na kakayahan nitong mag-complex ay nagko-convert ng mga na-oxidize na metal tungo sa mga soluble salt o complex, na naaalis sa pamamagitan ng paghuhugas. Bagama't epektibo ang SC1 para sa mga organikong sangkap at particulate, ang SC2 ay partikular na mahalaga para sa pagpigil sa adsorption ng metal at pagtiyak ng mababang kontaminasyon ng metal.

5. Paglilinis ng O₃ (Ozone)

Ang paglilinis ng ozone ay pangunahing ginagamit para sapag-aalis ng organikong bagayatpagdidisimpekta ng DIWAng O₃ ay gumaganap bilang isang malakas na oxidant, ngunit maaari itong magdulot ng muling pagdeposito, kaya madalas itong sinasamahan ng HF. Mahalaga ang pag-optimize ng temperatura dahil ang solubility ng O₃ sa tubig ay nababawasan sa mas mataas na temperatura. Hindi tulad ng mga disinfectant na nakabatay sa chlorine (hindi katanggap-tanggap sa mga semiconductor fab), ang O₃ ay nabubulok at nagiging oxygen nang hindi nakokontamina ang mga DIW system.

6. Paglilinis ng Organikong Solvent

Sa ilang espesyalisadong proseso, ginagamit ang mga organikong solvent kung saan ang mga karaniwang pamamaraan ng paglilinis ay hindi sapat o hindi angkop (hal., kapag dapat iwasan ang pagbuo ng oksido).

Konklusyon

Ang paglilinis ng wafer aypinakamadalas na inuulit na hakbangsa paggawa ng semiconductor at direktang nakakaapekto sa ani at pagiging maaasahan ng aparato. Sa paglipat patungo samas malalaking wafer at mas maliliit na geometry ng aparato, ang mga kinakailangan para sa kalinisan ng ibabaw ng wafer, kemikal na estado, pagkamagaspang, at kapal ng oxide ay nagiging lalong mahigpit.

Sinuri ng artikulong ito ang parehong mga mature at advanced na teknolohiya sa paglilinis ng wafer, kabilang ang mga pamamaraan ng DIW, HF, SC1, SC2, O₃, at organic solvent, kasama ang kanilang mga mekanismo, kalamangan, at limitasyon. Mula sa parehongmga pananaw sa ekonomiya at kapaligiran, ang patuloy na mga pagpapabuti sa teknolohiya ng paglilinis ng wafer ay mahalaga upang matugunan ang mga pangangailangan ng advanced na pagmamanupaktura ng semiconductor.