logo
Калугин

6.7.3. Органические загрязнения на поверхности полупроводниковых пластин

Источником органических загрязнений, попадающих на поверх­ность подложек в среде ЧПП, в основном являются транспортные контейнеры пластин, панели установок. В технологическом про­цессе изготовления полупроводниковых изделий используется тара для хранения и транспортировки полупроводниковых пластин с участка на участок (обычно из полипропилена), а также технологи­ческая тара для обработки подложек в ваннах с химическими реа­гентами (обычно из фторопласта). В процессе эксплуатации техно­логической тары происходит осаждение загрязнений на пластины (ионы, группы полимеров, к примеру, COF) во время хранения и транспортировки подложек, а также адсорбция материала кассеты в ванну с химическим раствором. Кроме того, образуются механи­ческие частицы при постоянном соприкосновении частей транс­портировочной тары и кассеты с пластинами. Существенной явля­ется проблема электростатического заряда подложек, транспорт­ных кассет и контейнеров.

В табл.6.6 представлены наиболее часто применяемые методики обработки подложек химическими растворами с целью удаления поверхностных органических загрязнений.

Таблица 6.6. Методики обработки подложек для удаления органических загрязнений.

Раствор

Температура, С

Время, мин

NH4OH/H2O2/H2O

60

10

H2SO4/H2O2

80

10

HNO3

20

10

O3/H2O

20

10

HF/H2O

20

1

На наиболее критичных операциях технологического маршрута изготовления микроэлектронных изделий (перед окислением под поликремниевый затвор, перед запуском полупроводниковых пла­стин в производство) вводится дополнительная операция отмывки тары в водном растворе, содержащем ПАВ, что способствует сни­жению уровня поверхностных загрязнений подложек [2].

В настоящее время производство полупроводниковых изделий стремительно развивается. Соответственно, развиваются методы химической обработки полупроводниковых пластин и контроля со­стояния поверхности подложек. Каждый процесс химической обработки имеет как преимущества, так и недостатки перед дру­гими методами очистки подложек, поэтому в настоящее время нет универсального технологического процесса и оборудования полностью удовлетворяющих всех производителей полупровод­никовых изделий. Вероятно, развитие методов очистки поверхно­сти полупроводниковых пластин будет зависеть от конкретных за­дач, решаемых производителем микроэлектронных элементов, и пойдет по пути совмещения "жидкостных" и "сухих" методов об­работки.

Вопросы для самопроверки:

1. Перечислить возможные типы поверхностных загрязнений

2. Привести особенности жидкостной очистки поверхности подложек

3. Описать влияние адгезии на результаты очистки поверхности

4. Указать особенности использование поверхностно-активных веществ

5. Перечислить методы исследования чистоты и состояния поверхности подложек

6. Указать механизм очистки поверхности подложек

7. Привести преимущества и недостатки сухих методов очистки поверхности

8. Обосновать проблемы очистки поверхности полупроводниковых пластин

9. Указать принцип формирования естественного слоя оксида кремния на поверхности кремниевых пластин

10. Пояснить графическую и статистическую информацию, получаемую с использованием атомно-силовой микроскопии

Список использованных источников раздела 6

1. Баранов Ю.Л., Круглов И.И. Автоматизация производства полупроводниковых приборов // Обзоры по ЭТ. (Сер. 2. Полупроводниковые приборы) 1990. Вып. 4(1556).

2. Прокопьев Е.П., Тимошенков С.П., Калугин В.В. Технология КНИ структур // Петербургский журнал электроники. 2000. № 1. С. 8 – 25.

3. Burkman D. Optimizing the cleaning procedure for silicon wafers prior to high temperature operations // Semiconductor International. 1981. V. 14. № 14. Jul. P. 104 – 116.

4. Bansal I., Particle contamination during chemical cleaning and photoresist stripping of silicon wafer // MICRO. 1984. V. 2. №. 8. P. 35 – 40.

5. Суворов А.Л., Чаплыгин Ю.А., Тимошенков С.П., Графутин В.И., Залужный А.Г., Калугин В.В., Дьячков С.А., Прокопьев Е.П., Реутов В.Ф., Шарков Б.Ю. Анализ преимуществ, перспектив применений и технологий производства структур КНИ // Препринт ИТЭФ 27–00. 2000. 51 с.

6. Tong Q.-Y., Gosel M. Wafer bonding and layer splitting for microsystems // Adv. Mater. V. 11. № 17. 1999. P. 1409 – 1425.

7. Прокопьев Е.П., Тимошенков С.П., Суворов А.Л. и др. Особенности технологии изготовления КНИ структур прямым сращиванием пластин кремния и контроля их качества // Институт теоретической и экспериментальной физики. 2000. С. 2 – 11.

8. Красников Г.Я., Зайцев Н.А. Физико-технологические основы обеспечения качества СБИС. М. "Микрон-принт". 1999.

9. Микитась Н.К., Минкин М.Л., Сухопаров А.И. Организаци­онно-технические аспекты создания призводства СБИС уровня технологии 0,8-1,2 мкм на кремниевых пластинах диаметром 150 мм // Труды Proceeding 2A. Вып. 2. 1997.

10. Sievert W. New standards improve chemistry between device makers, suppliers // Semiconductor magazine. 2000. V. 1. Iss. 3. Mar. P.30 – 34.

11. Валиев К.А., Кармазинский А.Н., Королев М.А. Цифровые интегральные схемы на МДП-транзисторах. М. Cов. Радио. 1971. С. 377.

12. Kern W. The evolution of silicon wafer cleaning technology // J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. № 6. P. 1887 – 1890.

13. Редин В.М., Ушаков В.И., Каракеян В.И., Минкин М.Л., Гребенкин В.З. Генерация аэрозолей оборудованием микроэлек­троники и аспекты создания технологической среды требуемой чистоты // Обзоры по ЭТ. Сер. 3. Микроэлектроника. 1989 г. Вып. 2 (1466).

14. Syverson D. An advanced dry/wet cleaning process for silicon surfaces // FSI International. Technical report dry clean­ing/rinsing/drying. TR 369. 1991. P. 3 – 7.

15. Голото И.Д., Докучаев Б.П., Колмогоров Г.Д., Чистота в производстве полупроводниковых приборов и ИС. М. Энергия. 1975. С. 6 – 11.

16. Elliot D.J. Contamination control using a nitrogen-purged microenvironment // Solid state technology. 1993. V. 36. № 11. P. 75  76.

17. Балыченко А.А., Беклемышев В.И. и др. Процессы удаления алюминия с поверхности кремниевых пластин. // Микроэлект-роника. 1991. Т. 20. Вып. 4. С. 410.

18. Грибов Б.Г. Материалы для электроники: состояние и перспективы развития // Электронная промышленность. 1993. № 11 – 12. С. 30 – 36.

19. Файнштейн С.М. Обработка и защита поверхности полупро­водниковых приборов // Энергия. 1970. С. 5.

20. Лукшин Ю.А. Разработка и исследование способов сниже­ния привносимого аэрозольного загрязнения манипуляционным оборудованием микроэлектроники: // Дис. канд. техн. наук. М. 1990.

21. Петрова В.З., Ханова Н.А., Гребенькова В.И., Шутова Р.Ф., Борисов А.Г. Химия в микроэлектронике, Ч. 1 // МИЭТ. 1995. С. 26.

22. Сретенский В.Н. Точность как фактор развития электрон­ного производства // Электронная промышленность. 1993. № 11  12. С. 69 – 74.

23. Таруи Я. Основы технологии СБИС // М. Радио и связь. 1985. С. 337 – 340.

24. Bruel M., Aspar B., Maleville. C., Moriceau H. Unibond SOI wafers achieved by smart-cut process // J. Electrochem. Soc. proceedings. 1997. V. 23. P. 2 – 10.

25. Калугин В.В. Эффективность применения в производстве кислотного процессора "Mercury MP" // Тез. докладов 3-ей Меж­дународной научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика – 97". С. 167 – 168.

26. Lysarht P. S. Addressing Cu contamination via spin-etch cleaning // Solid state technology. 1999. V. 42. № 11. P.63 – 70.

27. Chesters S. A fractal-based method for describing surface texture // Solid state technology. 1991. V. 34. № 1. P. 73 – 76.

28. Яминский И.В. Работы ученых МГУ в области туннельной спектроскопии и наноэлектроники // Электронная промышлен­ность. 1993. №10. С. 25 – 28.

29. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности, параметры, характеристики. М. 1981.

30. Быков В.А., Емельянов А.В. и др. Наноэлектроника как пер­спектива развития микроэлектроники // Электронная промышлен­ность. 1993. № 11 – 12. С. 42 – 46.

31. Баранов Ю.Л., Круглов И.И. Совершенствование чистых производственных помещений для изготовления полупроводнико­вых приборов // Обзоры по ЭТ. Сер. 2. Полупроводниковые при­боры. 1989. Вып. 1 (1424).

32. Тимошенков С.П., Калугин В.В. Загрязнение поверхности пластин кремния в комнатах различного класса чистоты // Тез. докладов на Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии, НМТ-98". С. 284.

33. Ohmi T. Total room temperature wet cleaning of silicon surfaces // Semiconductor International. 1996. V. 19. № 8.

34. Кирюшина И.В. Управление процессами жидкостной химической подготовки пластин с помощью Z- и редокс-потенциалов // Тезисы 3-ей Международной научно-технической конференции "Электроника и информатика-2000". С. 155, 156.

35. Lester M.A. Clean approaches for dual-damascene // Semiconductor international. V. 22. № 9. Aug. 1999. P. 51.

36. Hall R.M., Rosato J.J. Improving rinse efficiency with automated cleaning tools // Semiconductor International. 1996. V. 19. № 11.

37. Christenson K., Smith M., Werho D. Removing metallic contaminants in RCA-2 clean as a function of blend ratio and temperature // Microcontamination. 1994. V. 12. № 6.

38. Couteau T. Dilute RCA cleaning chemistries // Semiconductor International. 1998. V. 21. № 11. P.95 – 100.

39. Кибартас Н.А., Попов В.А., Черных И.С. Контроль парамет­ров полупроводниковых пластин // Зарубежная электронная тех­ника. 1989. №5. С. 66 – 95.

40. Бутурлин А.И., Голубская И.Э., Чистяков Ю.Д. Методы исследования и контроля чистоты поверхности // МИЭТ. 1989.

41. Панкратов В.В., Тихонов А.Н. Автоматизированный растро­вый электронный микроскоп – эффективное средство технологиче­ского контроля в МЭ // Микроэлектроника. 1982.

42. Емельянов В.А., Баранов В.В. и др. Методы контроля параметров твердотельных структур СБИС // "Бестпринт". Минск. С. 8 – 50.

43. Braun E. A. Defect detection overcomes limitations // Semiconductor International. 1999. V. 22. № 12. P. 44 – 52.

44. Vollrath W. Optical microscopy at sub-0,1 mcm resolution: fiction or vision // Semiconductor international. 1999. V. 22. № 12. P. 52 – 60.

45. Боханкевич В.И. Комплексная оценка качества МДП-струк­тур по напряжению микропробоя // Электронная промышленность. 1985.

46. Beck E.S. Avoiding the pitfalls of surface analysis // Solid state technology. 1997. V. 40. № 10. P.169 – 178.

47. Eggleston C.M, Higgins S.R., Patrisia. Scanning Probe Microscopy of Environmental Interfaces // American Chemical Society. 1998. V. 32. Iss. 19. P. 456 – 459.

48. Неволин В.К. Основы туннельно–зондовой нанотехнологии // Учебное пособие. М. МИЭТ. 1996. С. 3 – 8.

49. Алешкин В.Д. и др. Влияние подготовки поверхности кремния на качество термически выращенных слоев двуокиси кремния // ЭТ. Сер. Полупроводниковые приборы. 1975. Вып. 10(102). С. 112 – 117.

50. Braun E. A. Photoresist stripping faces low-k challenges // Semiconductor international. 1999. V. 22. № 12. P. 64 – 74.

51. Deal B.B., McNeilly M.A., Kao D.B., deLarios J.M. Vapor phase wafer cleaning and integrated processing: technology for the 1990’s // Proceeding – Institute of Environmental Sciences. 1990.

52. Grudner M. Wet chemical treatments of Si surfaces: Chemical composition and morfology // Solid state technology. 1991. V. 34. № 2. P. 69 – 75.

53. Hattory T. Environmentally friendly single-wafer spin cleaning // Solid state technology. 1999. V. 42. № 11. P. 73 – 80.

54. Meuris M., Merteus P.W., Opdebeeck A. The IMEC clean: a new concept for particle and metal removal on Si surfaces // Solid State Technology. 1995. V. 38. № 7. P. 109.

55. Wolke K. Marangoni wafer drying avoids disadvantages // Solid State Technology. V. 39. № 8. Aug. 1996. P. 87 – 90.

56. Britten J. A. A moving-zone Marangoni drying process for critical cleaning and wet processing // Solid state technology. 1997. V. 40. № 10. P. 143 – 148.

57. Parekh B., Zanka J. Point-of-use purification in DHF bath // Solid State Technology. 1996. V. 39. № 7.

58. Christenson K. The effects of increased chemical temperature in a centrifugal spray processor // Technical report. 1994. № TR 399. P. 3 – 7.

59. Nguyen V. Optimization of the thin-oxide etch process on 150 mm and 200 mm wafers in the Mercury multi-position spray processing system // Technical report 1994. № TR 405. P. 3 – 8.

60. Mayer A., Shwartzman S. Megasonic cleaning: A new cleaning and drying system for use in semiconductor processing // J. electronic materials. 1979. № 6.

61. Hall R.M. Investigating particle, metallic deposition in megasonic wafer cleaning // MICRO. 1996. V. 14. № 7. P. 81 – 90.

62. Bushanina A.A., Dai F. Megasonic cleaning // Semiconductor international. 1997. V. 20. № 8.

63. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов // Судостроение. 1965. С. 20 – 24.

64. Burggraaf P. Water cleaning: brush and high-pressure scrubbers // Semiconductor International. 1981. V. 4. № 7.

65. Walter A. E. Paczewski R. M. Using an enclosed process chamber for FPD chemical cleaning // MICRO. 1996. V. 14. № 5.

66. Kristenson K. K. Benefits and challenges of centrifugal spray processor technology // Solid State Technology. 1997. V. 40. № 12.

67. Hymes D. J., Malic I. J. Using double-sided scrubbing systems for multiple general fab application // MICRO. 1996. V. 14. № 9.

68. Werbaneth P., Meyer J. FeRAM plasma etch for volume production // Semiconductor European. 1999. V. 21. № 5. P. 23 – 26.

69. Lester M.A. Researchersn develop non-contact technique for cleaning wafers // Semiconductor international. 1999. V. 22. № 10. P. 52.

70. Sargent J. Transition in the post-etch wafer-cleaning market and technologies // Solid state technology. 1997. V. 40. № 5.

71. Moslehi M.M., Davis C.J. Singl-wafer processing tools for agile semiconductor production // Solid state technology. 1994. V. 37. № 1. P. 35 – 45.

72. Fazlin F. Plasma treatment for improvement wire bonding // Solid state technology. 1996. V. 39. № 10.

73. Singer P. Wafer cleaning: making the transition to surface engineering // Semiconductor International. 1995. V. 18. № 10. P. 88.

74. Weygand J. F. Cleaning silicon wafers with an argon/nitrogen cryogenic aerosol process // MICRO. 1997. V. 15. № 4. P. 47 – 54.

75. Wu J. J. Wafer cleaning with cryogenic argon aerosol // Semiconductor International. 1996. V. 19. № 8.

76. Lester M. A. A new clean method: photoreactive cleaning // Semiconductor international. 1999. V. 22. № 12. P. 60.

77. Lester M. A. Laser post-CMP cleans // Semiconductor international. 1998. V. 21. № 11. P.48.

78. Lester M.A. Post clean treatment for metal layers // Semiconductor international. 1998. V. 21. № 10. P. 56.

79. Chu P.K. Plasma doping: progress and potential // Solid state technology. 1999. V. 42. № 10. P.77 – 82.

80. Patrick R., Baldwin S., Williams N. Closed-loop bias voltage control for plasma etching // Solid state technology. 2000. V. 43. № 2. P.59 – 66.

81. Osborne N., Rust W., Laser A. Understanding ion induced damage // Semiconductor European. 2000. V. 22. № 7. P. 21 – 23.