Тэхналогія ачысткі пласцін у вытворчасці паўправаднікоў
Ачыстка пласцін з'яўляецца найважнейшым этапам ва ўсім працэсе вытворчасці паўправаднікоў і адным з ключавых фактараў, якія непасрэдна ўплываюць на прадукцыйнасць прылады і выхад прадукцыі. Падчас вырабу мікрасхем нават найменшае забруджванне можа пагоршыць характарыстыкі прылады або прывесці да поўнага выхаду з ладу. У выніку працэсы ачысткі ўжываюцца да і пасля амаль кожнага этапу вытворчасці, каб выдаліць паверхневыя забруджванні і забяспечыць чысціню пласцін. Ачыстка таксама з'яўляецца найбольш частай аперацыяй у вытворчасці паўправаднікоў, на якую прыпадае прыкладна...30% усіх этапаў працэсу.
З пастаянным маштабаваннем вельмі маштабнай інтэграцыі (VLSI), вузлы працэсаў прасунуліся да28 нм, 14 нм і больш, што прыводзіць да больш высокай шчыльнасці прылад, меншай шырыні ліній і ўсё больш складаных працэсаў. Сучасныя вузлы значна больш адчувальныя да забруджвання, а меншыя памеры элементаў робяць ачыстку больш складанай. Такім чынам, колькасць этапаў ачысткі працягвае расці, і ачыстка становіцца больш складанай, больш важнай і больш складанай. Напрыклад, для чыпа па тэхналогіі 90 нм звычайна патрабуецца каля90 крокаў уборкі, у той час як для 20-нм чыпа патрабуецца каля215 крокаў уборкіПа меры пераходу вытворчасці на 14 нм, 10 нм і меншыя вузлы колькасць аперацый ачысткі будзе працягваць павялічвацца.
Па сутнасці,Ачыстка пласцін — гэта працэсы, у якіх выкарыстоўваюцца хімічныя апрацоўкі, газы або фізічныя метады для выдалення прымешак з паверхні пласцін.Такія забруджвальнікі, як часціцы, металы, арганічныя рэшткі і натуральныя аксіды, могуць негатыўна паўплываць на прадукцыйнасць, надзейнасць і прыбытак прылады. Ачыстка служыць «мостам» паміж паслядоўнымі этапамі вырабу — напрыклад, перад нанясеннем і літаграфіяй, або пасля травлення, хіміка-механічнай паліроўкі і іённай імплантацыі. У цэлым, ачыстку пласцін можна падзяліць навільготная ўборкаіхімчыстка.
Вільготная ўборка
Для вільготнай ачысткі пласцін выкарыстоўваюцца хімічныя растваральнікі або дэіянізаваная вада (ДВ). Ужываюцца два асноўныя падыходы:
-
Метад апускання: пласціны апускаюцца ў рэзервуары, запоўненыя растваральнікамі або дымаванай вадой. Гэта найбольш шырока выкарыстоўваны метад, асабліва для вузлоў са сталымі тэхналогіямі.
-
Метад распылення: растваральнікі або дысперсная вада распыляюцца на круцячыяся пласціны для выдалення прымешак. У той час як апусканне дазваляе пакетную апрацоўку некалькіх пласцін, распыляльная ачыстка апрацоўвае толькі адну пласціну ў камеру, але забяспечвае лепшы кантроль, што робіць яе ўсё больш распаўсюджанай у складаных вузлах.
Хімчыстка
Як вынікае з назвы, хімчыстка дазваляе пазбегнуць выкарыстання растваральнікаў або DIW, замест гэтага выкарыстоўваюцца газы або плазма для выдалення забруджванняў. З улікам імкнення да перадавых вузлоў хімчыстка набывае ўсё большае значэнне з-за сваіхвысокая дакладнасцьі эфектыўнасць супраць арганічных рэчываў, нітрыдаў і аксідаў. Аднак гэта патрабуебольш высокія інвестыцыі ў абсталяванне, больш складаная эксплуатацыя і больш строгі кантроль працэсаўЯшчэ адна перавага заключаецца ў тым, што хімчыстка памяншае вялікія аб'ёмы сцёкавых вод, якія ўтвараюцца пры вільготных метадах.
Распаўсюджаныя метады вільготнай уборкі
1. Ачыстка дэіянізаванай вадой (DIW)
DIW — найбольш распаўсюджаны ачышчальны сродак для вільготнай уборкі. У адрозненне ад неачышчанай вады, DIW практычна не ўтрымлівае праводзячых іонаў, што прадухіляе карозію, электрахімічныя рэакцыі або дэградацыю прылад. DIW у асноўным выкарыстоўваецца двума спосабамі:
-
Непасрэдная ачыстка паверхні пласціны– Звычайна выконваецца ў рэжыме адной пласціны з дапамогай ролікаў, шчотак або распыляльных фарсунак падчас кручэння пласціны. Праблемай з'яўляецца назапашванне электрастатычнага зарада, якое можа выклікаць дэфекты. Каб паменшыць гэта, CO₂ (а часам і NH₃) раствараюць у DIW для паляпшэння праводнасці без забруджвання пласціны.
-
Прамыванне пасля хімічнай чысткі– DIW выдаляе рэшткі ачышчальных раствораў, якія ў адваротным выпадку могуць прывесці да карозіі пласціны або пагоршыць прадукцыйнасць прылады, калі застануцца на паверхні.
2. Ачыстка плавікавай кіслатой (HF)
HF - найбольш эфектыўнае хімічнае рэчыва для выдаленняпласты натуральнага аксіду (SiO₂)на крэмніевых пласцінах і па важнасці саступае толькі DIW. Ён таксама растварае прымацаваныя металы і падаўляе паўторнае акісленне. Аднак HF-траўленне можа зрабіць паверхню пласцін шурпатай і непажадана ўздзейнічаць на некаторыя металы. Для вырашэння гэтых праблем удасканаленыя метады разводзяць HF, дадаюць акісляльнікі, павярхоўна-актыўныя рэчывы або комплексаўтваральнікі для павышэння селектыўнасці і памяншэння забруджвання.
3. SC1 Ачыстка (Стандартная ачыстка 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)
SC1 — гэта эканамічна эфектыўны і высокаэфектыўны метад выдаленняарганічныя рэшткі, часціцы і некаторыя металыМеханізм спалучае акісляльнае дзеянне H₂O₂ і растваральны эфект NH₄OH. Ён таксама адштурхоўвае часціцы з дапамогай электрастатычных сіл, а ультрагукавая/мегагукавая дапамога яшчэ больш павышае эфектыўнасць. Аднак SC1 можа зрабіць паверхні пласцін шурпатай, што патрабуе дбайнай аптымізацыі хімічных суадносін, кантролю павярхоўнага нацяжэння (з дапамогай павярхоўна-актыўных рэчываў) і хелатуючых агентаў для падаўлення пераадкладання металу.
4. Ачыстка SC2 (стандартная ачыстка 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)
SC2 дапаўняе SC1, выдаляючыметалічныя забруджвальнікіЯго моцная здольнасць да ўтварэння комплексаў пераўтварае акісленыя металы ў растваральныя солі або комплексы, якія змываюцца. У той час як SC1 эфектыўны для арганічных рэчываў і часціц, SC2 асабліва каштоўны для прадухілення адсорбцыі металаў і забеспячэння нізкага ўзроўню забруджвання металамі.
5. Ачыстка O₃ (азонам)
Ачыстка азонам у асноўным выкарыстоўваецца длявыдаленне арганічных рэчываўідэзінфекцыя DIWO₃ дзейнічае як моцны акісляльнік, але можа выклікаць паўторнае адкладанне, таму яго часта спалучаюць з HF. Аптымізацыя тэмпературы мае вырашальнае значэнне, паколькі растваральнасць O₃ у вадзе памяншаецца пры больш высокіх тэмпературах. У адрозненне ад дэзінфікуючых сродкаў на аснове хлору (непрымальных у паўправадніковых вытворчасцях), O₃ раскладаецца на кісларод, не забруджваючы сістэмы DIW.
6. Ачыстка арганічнымі растваральнікамі
У некаторых спецыялізаваных працэсах арганічныя растваральнікі выкарыстоўваюцца там, дзе стандартныя метады ачысткі недастатковыя або непрыдатныя (напрыклад, калі неабходна пазбегнуць утварэння аксідаў).
Выснова
Ачыстка вафель - гэтанайбольш часта паўтаральны кроку вытворчасці паўправаднікоў і непасрэдна ўплывае на прыбытак і надзейнасць прылад. З пераходам дабольшыя пласціны і меншыя геаметрыі прылад, патрабаванні да чысціні паверхні пласцін, хімічнага стану, шурпатасці і таўшчыні аксіду становяцца ўсё больш жорсткімі.
У гэтым артыкуле разглядаюцца як развітыя, так і перадавыя тэхналогіі ачысткі пласцін, у тым ліку DIW, HF, SC1, SC2, O₃ і метады з выкарыстаннем арганічных растваральнікаў, а таксама іх механізмы, перавагі і абмежаванні. З абодвух крыніц разгледжаны...эканамічныя і экалагічныя перспектывыПастаяннае ўдасканаленне тэхналогіі ачысткі пласцін мае важнае значэнне для задавальнення патрабаванняў перадавой вытворчасці паўправаднікоў.
Час публікацыі: 05 верасня 2025 г.