硅集成电路 工艺

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1、第二篇：IC工艺Chapter1ContaminationControlandCleaningTechnologyforULSI重点:1、ULSI对清洁环境的要求2、污染的来源3、污染对成品率的影响4、常见的几种主要污染类型和处理对策5、Cleanroom1.1.基本污染类型及其对器件的影响1、颗粒：引起电路的开路和短路mm基本要求：器件工艺中能接受的颗粒尺度必须小于最小器件特征尺寸的一半。颗粒的来源：空气、人、厂房、水、工艺用化学品、工艺用气体、生产设备检测：激光扫描（>0.1m)2、金属杂质：引入深能级改变少子寿

2、命增加漏电流；过饱和析出形成缺陷团；快速扩散迁移到界面增加表面态；改变栅结构。污染途径：来自于化学溶液和制造中的各工序中。1）化学试剂的纯度：工业纯、化学纯CP、分析纯AR、优级纯GR、光谱纯、电子纯(MOS纯)、超纯（Ultrapure，total<1ppb）、POUCG（point-of-usechemicalgeneration）2）气体和化学品输送管道和容器、各种高温设备、人体。金属离子吸附在Si表面或进入氧化层后几乎无法祛除。3、有机物污染：来源于真空设备等的润滑剂、溶剂、清洗剂、潮气、细菌等。影响对Si表面

3、无机物的清洗；影响氧化栅的生长。4、天然氧化层：暴露在室温下的空气或含溶解氧的去离子水中，硅片的表面将被迅速氧化（几秒~几分钟，厚度20~30Å）。影响接触。去氧IDWater，高真空多腔体设备。5、静电释放：工艺中各环节的静电污染产生的电压、电流可能直接损坏芯片；工艺中吸引和吸附尘埃。1.2超净技术1.2.1超净的要求与发展（1996）1.2.2超净的定义表述方法的新规定：ClassX（atYm）如：Class100（at0.5m），即为：每立方英尺中大于0.5m的微粒数不多于100个。209E的新补充：U（X

4、）为每立方米中大于0.02m的超细微粒不多于X个1.2.3.人污染的控制超净服：高技术聚脂织物，能：1）对身体产生的颗粒和浮质进行总体控制2）超净服系统颗粒零释放3）零静电积累4）无化学和生物残余物的释放严格的净化间操作规范1.2.4超净厂房的设计与实施要求布局：各工序占用面积比例各工序的相对位子各净化等级区域的相对位子微环境与穿壁式装置静电释放：静电消耗性的净化间材料；接地空气电离：a）天花板上的离子发射器产生高电场使空气分子电离。导电性空气接触到带电表面时，表面能吸引另一极性的离子来中和掉表面静电荷。b）软x射线

5、辐射电离。整体要求：净化等级温度22°C湿度43%空气质量室内气压30Pa噪声60dB抗振动3m/sec8~10Hz接地抗电磁干扰静电释放IC生产线投资分布Building25%Cleanroomsystem25%Centralutilities10%Processutilities35%Others5%Thequalityofcleanroom,processchemicals,DIwater,andprocessgasesshouldbeofstate-of-the-art.1.3硅片清洁技术1.3.1.清洗目

6、的去除残存在表面的尘埃颗粒（抛光）、有机物质、无机非金属沾污（S、各种酸根等）、重金属离子沾污、钠钾离子沾污、天然氧化层等。1.3.2.清洗方法机械、化学湿法、干法主要化学溶剂：有机：甲苯、丙酮、乙醇；三氯乙烯、四氯化碳、苯、合成溶剂无机酸：HCl、H2SO4、HNO3、王水、HF、I号液SC-1（H2O：H2O2：NH4OH=5:1:1~7:2:1）II号液SC-2（H2O：H2O2：HCl=6:1:1~8:2:1）或单片清洗去离子水（DeionizedWater）阳离子交换树脂如：R（SO3H）+Na+R（SO3

7、Na）+H+阴离子交换树脂如：R（NOH）+Cl-R（NCl）+OH-去离子水的测量18M-cm（25°C）DIWater还要进行现场超过滤（0.005m的颗粒)和脱气处理(氧含量<10ppb)典型清洗工艺:(工业标准湿法清洗工艺，RCA清洗工艺）（美国无线电公司，RCA，1970年推荐）I号液（SC-1）：（H2O：H2O2：NH4OH=5:1:1~7:2:1）II号液（SC-2）：（H2O：H2O2：HCl=6:1:1~8:2:1）工序步骤工艺目的1H2SO4/H2O2(7:3,100~130°C)有机物和金

8、属2UPW（超纯水）清洗,(超声)清洗3HF(49%)/H2O(30%),(1:10)自然氧化层4UPW清洗5SC-1(70°C),(freshmixture)颗粒、金属、有机物6UPW清洗7HF/H2O自然氧化层8UPW清洗9SC-2(70°C),(freshmixture)金属离子10UPW清洗11HF/H2O自然氧化层12U