Siisteyskiekon pintavaikuttaa suuresti seuraavien puolijohdeprosessien ja -tuotteiden kelpoisuusasteeseen. Jopa 50 % kaikista saantohäviöistä johtuukiekon pintasaastuminen.
Esineitä, jotka voivat aiheuttaa hallitsemattomia muutoksia laitteen sähköiseen suorituskykyyn tai laitteen valmistusprosessiin, kutsutaan yhteisesti epäpuhtauksiksi. Epäpuhtaudet voivat olla peräisin itse kiekosta, puhdastilasta, prosessityökaluista, prosessikemikaaleista tai vedestä.VohveliKontaminaatio voidaan yleensä havaita visuaalisella havainnoinnilla, prosessitarkastuksella tai käyttämällä monimutkaisia analyyttisiä laitteita laitteen lopullisessa testissä.
▲Piikiekkojen pinnalla olevat epäpuhtaudet | Kuvalähde: verkko
Kontaminaatioanalyysin tuloksia voidaan käyttää kuvaamaan kohteen kohtaaman kontaminaation astetta ja tyyppiä.vohvelitietyssä prosessivaiheessa, tietyssä koneessa tai koko prosessissa. Havaitsemismenetelmien luokituksen mukaankiekon pintakontaminaatio voidaan jakaa seuraaviin tyyppeihin.
Metallikontaminaatio
Metallien aiheuttama kontaminaatio voi aiheuttaa puolijohdelaitteiden vikoja eriasteisesti.
Alkalimetallit tai maa-alkalimetallit (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba jne.) voivat aiheuttaa vuotovirran pn-rakenteessa, mikä puolestaan johtaa oksidin läpilyöntijännitteeseen; siirtymämetallien ja raskasmetallien (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb jne.) aiheuttama saastuminen voi lyhentää varauksenkuljettajien elinkaarta, lyhentää komponentin käyttöikää tai lisätä pimeävirtaa komponentin ollessa toiminnassa.
Yleisiä menetelmiä metallikontaminaation havaitsemiseksi ovat kokonaisheijastusröntgenfluoresenssi, atomiabsorptiospektroskopia ja induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria (ICP-MS).
▲ Kiekon pinnan kontaminaatio | ResearchGate
Metallikontaminaatio voi johtua puhdistuksessa, etsauksessa, litografiassa, pinnoituksessa jne. käytetyistä reagensseista tai prosessissa käytetyistä laitteista, kuten uuneista, reaktoreista, ioni-istutuksesta jne., tai sen voi aiheuttaa huolimaton kiekkojen käsittely.
Hiukkasten kontaminaatio
Todelliset materiaalikerrostumat havaitaan yleensä havaitsemalla pintavirheistä sironnutta valoa. Siksi hiukkaskontaminaation tarkempi tieteellinen nimi on valopistevirhe. Hiukkaskontaminaatio voi aiheuttaa tukkeutumis- tai peiteefektejä etsaus- ja litografiaprosesseissa.
Kalvon kasvun tai kerrostumisen aikana syntyy neulanreikiä ja mikrotyhjiä, ja jos hiukkaset ovat suuria ja johtavia, ne voivat jopa aiheuttaa oikosulkuja.
▲ Hiukkaskontaminaation muodostuminen | Kuvalähdeverkko
Pienten hiukkasten kontaminaatio voi aiheuttaa varjoja pinnalle, esimerkiksi fotolitografian aikana. Jos fotomaskin ja fotoresistikerroksen välissä on suuria hiukkasia, ne voivat heikentää kontaktivalotuksen resoluutiota.
Lisäksi ne voivat estää kiihdytettyjen ionien kulkeutumisen ioni-istutuksen tai kuivaetsauksen aikana. Kalvo voi myös sulkea sisäänsä hiukkasia, jolloin siihen muodostuu epätasaisia kohtia. Seuraavat kerrostuneet kerrokset voivat halkeilla tai vastustaa kertymistä näihin kohtiin, mikä aiheuttaa ongelmia valotuksen aikana.
Orgaaninen saastuminen
Hiiltä sisältäviä epäpuhtauksia sekä hiiliin liittyviä sidosrakenteita kutsutaan orgaaniseksi epäpuhtaudeksi. Orgaaniset epäpuhtaudet voivat aiheuttaa odottamattomia hydrofobisia ominaisuuksia pinnalla.kiekon pinta, lisäävät pinnan karheutta, aiheuttavat samean pinnan, häiritsevät epitaksiaalisen kerroksen kasvua ja vaikuttavat metallikontaminaation puhdistusvaikutukseen, jos epäpuhtauksia ei ensin poisteta.
Tällainen pintakontaminaatio havaitaan yleensä laitteilla, kuten lämpödesorptio-MS, röntgenfotoelektronispektroskopia ja Auger-elektronispektroskopia.
▲Kuvan lähdeverkko
Kaasumaisuus ja veden saastuminen
Ilmakehän molekyylejä ja molekyylikokoisia vesikontaminaatioita ei yleensä poisteta tavallisilla tehokkailla hiukkassuodattimilla (HEPA) tai erittäin matalan tunkeutumisnopeuden ilmansuodattimilla (ULPA). Tällaisia kontaminaatioita seurataan yleensä ionimassaspektrometrialla ja kapillaarielektroforeesilla.
Jotkin epäpuhtaudet voivat kuulua useisiin luokkiin, esimerkiksi hiukkaset voivat koostua orgaanisista tai metallisista materiaaleista tai molemmista, joten tämäntyyppinen epäpuhtaus voidaan luokitella myös muihin tyyppeihin.
▲Kaasumaiset molekyylikontaminantit | IONICON
Lisäksi kiekkojen kontaminaatio voidaan luokitella myös molekyylikontaminaatioksi, hiukkaskontaminaatioksi ja prosessiperäiseksi roskakontaminaatioksi kontaminaatiolähteen koon mukaan. Mitä pienempi kontaminaatiohiukkasen koko on, sitä vaikeampi se on poistaa. Nykyisessä elektroniikkakomponenttien valmistuksessa kiekkojen puhdistusmenetelmät muodostavat 30–40 % koko tuotantoprosessista.
▲Piikiekkojen pinnalla olevat epäpuhtaudet | Kuvalähde: verkko
Julkaisun aika: 18.11.2024