第五章 污染控制

第五章 污染控制

1、半导体器件极易受到多种污染物的损害：微粒、金属离子、化学物质、细菌；

微粒：1cm=10000um, 人的头发直径约为100um，微粒的大小要小于器件上最小特征图形尺寸的1/10 倍；（1994年SIA将0.18um设计的光刻操作的缺陷密度定为0.06um下的135个）

金属离子：可移动离子污染物（MIC），Na是最常见之一；化学品：以氯为代表；

2、污染引起的问题：器件工艺良品率、器件性能、器件可靠性；

3、污染源：空气、厂务设备、洁净室工作人员、工艺使用水、工艺化学溶液、工艺化学气体、静电；

4、空气

a.空气洁净等级标准209E：区域中空气级别数是指在一立方英尺（0.0283立方米）中所含直径为0.5微米或更大的颗粒总数。一般城市空气为500万级；

b、净化空气的方法：洁净工作台、隧道型设计、完全洁净室、微局部环境

高效颗粒搜集过滤器（HEPA过滤器）、空气层流立式（VLF）工作台、空气层流平行式（HLF）工作台、标准机械接口装置（SMIF）、晶圆隔离技术（WIT）、晶圆盒（POD）；

c、温度、湿度及烟雾

5、洁净室的建设：建筑材料－以不锈钢为主、洁净室要素－9种控制外界污染的技术

粘着地板垫、更衣区、空气压力、空气淋浴器、维修区、双层门进出通道、静电控制（静电放电电流ESD，防止静电堆积和防止放电）、净鞋器、手套清洗器

6、人员产生的污染：经过风淋的洁净室操作员，坐着时每分钟可释放10万到100万个颗粒、移动时会大幅增大。呼吸时也会排出大量水气和微粒；

7、工艺用水：城市系统中水包含的污染物有溶解的矿物、颗粒、细菌、有机物、溶解氧、二氧化碳。去除带电离子使水从导电介质变成阻抗，18MΩ水。清洁工艺用水至可接受的洁净水平所需的费用是制造厂的一个主要运营费用；

8、工艺化学品：一般溶剂、化学试剂、电子级和半导体级；

有几种技术可同时满足更洁净的化学品、更严格的工艺控制和较低的费用，其中一种是“点使用”（point-of-use POU）化学混合器（BCDS的另一个版本）。大量化学品传输系统（BCDS）、点使用化学品再生（POUCG）， ppm-百万  ppb-十亿   ppt-万亿

9、化学气体：纯度、水汽含量、微粒、金属离子； 氧气钝化（OP）、晶圆舟（wafer boat）

10、设备：机械设备是最大的微粒污染源；每片晶圆每次通过设备后增加的颗粒个数（ppp）、每片晶圆每次通过的颗粒增加数（PWP）

11、洁净室的供给、洁净室的维护；

12、晶片表面清洗：颗粒、有机残留物、无机残留物、需要去除的氧化层；

前线（FEOL）清洗、后线（BEOL）清洗

颗粒去除（机械的）

通常的化学清洗（例如硫酸/氢气/氧气）

氧化物去除

有机物和金属去除（SC-1）

碱金属和氢氧化物的去除（SC-2）

水清洗步骤

芯片烘干

13、颗粒的去除：Vander Waals吸引力、z电势、Capillary引力；晶片刷洗器；高压水清洗；有机残留物、无机残留物、化学清洗方案（硫酸、硫酸和过氧化氢、臭氧）

14、氧化层的去除：RCA清洗， 标准清洗-1 SC-1、标准清洗-2 SC-2

15 、室温和氧化的化学物质：臭氧化的去离子水、氢氟酸/过氧化氢/水/表面活性剂+兆声波（MEGASONIC）、双氧水+兆声波、氢氟酸稀释液（1%）、去离子水清洗+兆声波，（喷洒清洗-干法清洗-低温清洗CO2）；

16、水清洗：溢流式清洗器、喷洒式清洗、排放式清洗、超声波辅助进行的清洗和水冲洗、旋转淋洗烘干机（SRD）;  20000-50000Hz为超声波、850KHz为兆声波；

17、烘干技术：旋转淋洗烘干机、异丙醇（IPA）蒸气烘干机法、表面张力/麦兰（marangoni）烘干法