芯片制造概述課件

第五章污染控制5.1概述在這一章中，將解釋污染對器件工藝、器件性能和器件可靠性的影響，以及芯片生產(chǎn)區(qū)域存在的污染類型和主要的污染源。同時也簡要介紹潔凈室規(guī)劃、主要的污染控制方法和晶片表面的清洗工藝等。5.2污染類型微粒金屬離子化學(xué)物質(zhì)細菌微粒器件對污染物的敏感度取決于特征圖形的尺寸和晶體表面沉積層的厚度。由于特征圖形尺寸越來越小，膜層厚度越來越薄，所允許存在的微粒尺寸也必須控制在更小的尺度上。經(jīng)驗告訴我們，微粒的大小要小于器件上最小特征圖形尺寸的1/10。（就是說直徑為0.03微米的微粒將會損壞0.3微米線寬大小的特征圖形。）否則會造成器件功能的致命傷害。金屬離子無論是單晶制造還是工藝過程中人為摻雜，在引入有用雜質(zhì)的同時也不可避免地引入一些其他有害的雜質(zhì)，特別是金屬雜質(zhì)。并且是以離子形式出現(xiàn)的而且是移動的。當(dāng)這些移動的離子超過一定數(shù)量時，同樣會引起器件的失效。因此，這些可移動的離子必須控制在一定范圍內(nèi)。

除此之外，鈉也是最常見的可移動離子污染物，而且移動性最強，因此，對鈉的控制也成為芯片生產(chǎn)的首要目標(biāo)。可移動污染物問題特別是對MOS器件影響更為明顯，因為MOS器件是表面電荷控制器件?；瘜W(xué)品器件生產(chǎn)過程中化學(xué)品的應(yīng)用是不可避免的，有些化學(xué)品將導(dǎo)致晶片表面受到不必要的刻蝕，或者生成無法除去的化合物等，氯就是其中之一的污染物，所以，工藝過程中用到的化學(xué)品氯的含量必須受到嚴(yán)格控制。細菌主要來源于水中，是一種生成物。細菌一旦形成，會成為顆粒狀污染物或給器件表面引入不希望的金屬離子。污染的影響器件工藝的良品率器件性能器件的可靠性5.3污染源

下面將討論對器件生產(chǎn)中產(chǎn)生影響的各類污染的來源、性質(zhì)及其控制。從LSI出現(xiàn)以來，污染控制就突現(xiàn)出來它的重要性。如今污染控制本身已成為一門科學(xué)，是制造半導(dǎo)體器件必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)之一。5.3.1普通污染源

實際上芯片生產(chǎn)過程中任何與產(chǎn)品相接觸的物質(zhì)都是潛在的污染源。主要有：

空氣廠房設(shè)備工作人員使用的水化學(xué)溶劑化學(xué)氣體靜電5.3.2空氣普通空氣中含有許多污染物，主要是可在空氣中傳播的顆粒（一般是微粒或浮塵），顆粒的相對尺寸如下圖所示（單位是：微米）。這些微小顆粒的主要問題是在空氣中長時間漂浮。而潔凈工作室的潔凈度就是由空氣中的微粒大小和微粒含量決定的。美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E規(guī)定空氣質(zhì)量由區(qū)域空氣級別數(shù)來決定的。標(biāo)準(zhǔn)按兩種方法設(shè)定，一是顆粒的大小，二是顆粒的密度。而級別數(shù)是指在一立方英尺中含有直徑為0.5微米或更大的顆粒總數(shù)。

一般城市空氣中通常包含煙、霧、氣，每立方英尺多達500萬個顆粒，所以是500萬級。圖5.6顯示了標(biāo)準(zhǔn)209E規(guī)定的顆粒直徑與顆粒密度的關(guān)系。不同環(huán)境下潔凈級別數(shù)與對應(yīng)的顆粒大小5.3.3凈化空氣的方法

潔凈室的設(shè)計是要使生產(chǎn)免污染芯片的能力更完整化。設(shè)計時的主要思路是保持加工車間中空氣的潔凈。另外提高生產(chǎn)自動化水平也是降低污染的一種有效方法。共有4種不同的潔凈室設(shè)計方法：潔凈工作臺隧道型設(shè)計完全潔凈室微局部環(huán)境

具體就不作詳細的介紹，下面通過幾組圖片的瀏覽使大家有個初步的印象。5.4.3人員產(chǎn)生的污染

工作區(qū)人員也是最大的污染源之一。即使一個經(jīng)過風(fēng)淋的潔凈室操作員，當(dāng)他坐著時，每分鐘也可釋放10萬到100萬個顆粒，當(dāng)人員移動時，這個數(shù)字還會大幅增加。這些顆粒都是來自脫落的頭發(fā)和壞死的皮膚。其他的顆粒源還有象化妝品、染發(fā)劑和暴露的衣服等。圖5.18列出了從不同操作人員的動作中產(chǎn)生的污染物的水平。5.4.4工藝用水

在晶園生產(chǎn)的整個過程中，要經(jīng)過多次的化學(xué)刻蝕與清洗，每步刻蝕與清洗后都要經(jīng)過清水沖洗。由于半導(dǎo)體器件非常容易受到污染，所以所有工藝用水必須經(jīng)過處理，達到非常嚴(yán)格潔凈度的要求。普通城市用的水中包含大量潔凈室不能接受的污染物，主要有：

溶解的礦物顆粒菌溶解氧二氧化碳有機物普通水中的礦物來自鹽分，鹽分在水中分解為離子。例如食鹽會分解為鈉離子和氯離子。每個離子都是污染物。通常采用反滲透和離子交換系統(tǒng)去除水中的離子。去除離子后的水通常稱為去離子水。去離子水在25℃時的電阻是18000000Ω·cm，也就