の清潔さウェーハ表面その後の半導体プロセスや製品の認定率に大きな影響を与えます。すべての収量損失の最大 50% は、次の原因によって引き起こされます。ウェーハ表面汚染。
デバイスの電気的性能やデバイスの製造プロセスに制御不能な変化を引き起こす可能性のある物体は、総称して汚染物質と呼ばれます。汚染物質は、ウェーハ自体、クリーンルーム、プロセスツール、プロセス化学薬品、または水に由来する可能性があります。ウエハ汚染は一般に、目視観察、プロセス検査、または最終デバイステストでの複雑な分析機器の使用によって検出できます。
▲シリコンウェーハ表面の汚染物質 |画像ソースネットワーク
汚染分析の結果は、機器が遭遇した汚染の程度と種類を反映するために使用できます。ウエハース特定のプロセスステップ、特定の機械、またはプロセス全体。検出方法の分類によると、ウェーハ表面汚れは以下の種類に分けられます。
金属汚染
金属による汚染は、さまざまな程度の半導体デバイスの欠陥を引き起こす可能性があります。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属 (Li、Na、K、Ca、Mg、Ba など) は、pn 構造に漏れ電流を引き起こす可能性があり、これが酸化物の絶縁破壊電圧につながります。遷移金属および重金属 (Fe、Cr、Ni、Cu、Au、Mn、Pb など) の汚染により、キャリアのライフサイクルが短縮され、コンポーネントの耐用年数が短くなったり、コンポーネントの動作時に暗電流が増加したりする可能性があります。
金属汚染を検出する一般的な方法は、全反射蛍光 X 線分析、原子吸光分析、誘導結合プラズマ質量分析 (ICP-MS) です。
▲ ウェーハ表面の汚染 |リサーチゲート
金属汚染は、洗浄、エッチング、リソグラフィー、蒸着などで使用される試薬、またはプロセスで使用されるオーブン、リアクター、イオン注入などの機械に起因する可能性があり、あるいは不注意なウェーハの取り扱いによって引き起こされる場合もあります。
粒子汚染
実際の材料の堆積は、通常、表面欠陥から散乱された光を検出することによって観察されます。したがって、粒子汚染のより正確な学名は、光点欠陥です。粒子汚染は、エッチングやリソグラフィーのプロセスでブロッキングまたはマスキング効果を引き起こす可能性があります。
膜の成長または堆積中にピンホールやマイクロボイドが生成され、粒子が大きく導電性がある場合には、短絡を引き起こす可能性もあります。
▲ 粒子汚染の形成 |画像ソースネットワーク
微小な粒子による汚染は、フォトリソグラフィー中などに表面に影を引き起こす可能性があります。大きな粒子がフォトマスクとフォトレジスト層の間に位置すると、コンタクト露光の解像度が低下する可能性があります。
さらに、イオン注入またはドライエッチング中に加速されたイオンをブロックすることができます。粒子がフィルムに封入され、凹凸が生じる場合もあります。その後に堆積される層に亀裂が入ったり、これらの場所での蓄積が妨げられたりして、露光中に問題が発生する可能性があります。
有機汚染
炭素とそれに関連する結合構造を含む汚染物質は、有機汚染物質と呼ばれます。有機汚染物質は、表面に予期せぬ疎水性特性を引き起こす可能性があります。ウェーハ表面、表面粗さが増加し、表面が曇り、エピタキシャル層の成長が中断され、汚染物質が最初に除去されないと金属汚染の洗浄効果に影響を及ぼします。
このような表面汚染は、通常、昇温脱着 MS、X 線光電子分光法、オージェ電子分光法などの機器によって検出されます。
▲画像ソースネットワーク
ガス汚染と水汚染
大気分子や分子サイズの水汚染は、通常、通常の高効率微粒子空気 (HEPA) や超低透過エア フィルター (ULPA) では除去できません。このような汚染は通常、イオン質量分析法とキャピラリー電気泳動によって監視されます。
一部の汚染物質は複数のカテゴリに属する場合があります。たとえば、粒子は有機材料または金属材料、またはその両方で構成されている場合があるため、このタイプの汚染は他のタイプとして分類される場合もあります。
▲ガス状分子汚染物質 |イオニコン
さらに、ウェーハ汚染は、汚染源の大きさに応じて、分子汚染、粒子汚染、プロセス由来のデブリ汚染に分類することもできます。汚染粒子のサイズが小さければ小さいほど、除去するのは難しくなります。今日の電子部品製造では、ウェーハ洗浄手順が生産プロセス全体の 30% ～ 40% を占めています。
▲シリコンウェーハ表面の汚染物質 |画像ソースネットワーク
投稿日時: 2024 年 11 月 18 日