Novidades - Contaminação superficial de wafer e seu método de detecção

A limpeza dosuperfície da bolachaafetará muito a taxa de qualificação de processos e produtos semicondutores subsequentes. Até 50% de todas as perdas de rendimento são causadas porsuperfície da bolachacontaminação.

Objetos que podem causar alterações descontroladas no desempenho elétrico do dispositivo ou no processo de fabricação do dispositivo são chamados coletivamente de contaminantes. Os contaminantes podem vir do próprio wafer, da sala limpa, das ferramentas do processo, dos produtos químicos do processo ou da água.Bolachaa contaminação geralmente pode ser detectada por observação visual, inspeção de processo ou uso de equipamento analítico complexo no teste final do dispositivo.

▲Contaminantes na superfície das pastilhas de silício | Rede de origem de imagem

Os resultados da análise de contaminação podem ser usados para refletir o grau e o tipo de contaminação encontrada pelobolachaem uma determinada etapa do processo, em uma máquina específica ou no processo geral. De acordo com a classificação dos métodos de detecção,superfície da bolachaa contaminação pode ser dividida nos seguintes tipos.

Contaminação metálica

A contaminação causada por metais pode causar defeitos em dispositivos semicondutores em vários graus.
Metais alcalinos ou metais alcalino-terrosos (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba, etc.) podem causar corrente de fuga na estrutura pn, que por sua vez leva à tensão de ruptura do óxido; A poluição por metais de transição e metais pesados (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb, etc.) pode reduzir o ciclo de vida do portador, reduzir a vida útil do componente ou aumentar a corrente escura quando o componente está funcionando.

Os métodos comuns para detectar contaminação por metais são fluorescência de raios X de reflexão total, espectroscopia de absorção atômica e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS).

▲ Contaminação da superfície do wafer | ResearchGate

A contaminação metálica pode vir de reagentes utilizados na limpeza, gravação, litografia, deposição, etc., ou das máquinas utilizadas no processo, como fornos, reatores, implantação iônica, etc., ou pode ser causada pelo manuseio descuidado do wafer.

Contaminação por partículas

Os depósitos materiais reais são geralmente observados através da detecção de luz espalhada por defeitos superficiais. Portanto, o nome científico mais preciso para a contaminação por partículas é defeito no ponto de luz. A contaminação por partículas pode causar efeitos de bloqueio ou mascaramento em processos de gravação e litografia.

Durante o crescimento ou deposição do filme, são gerados furos e microvazios e, se as partículas forem grandes e condutoras, podem até causar curtos-circuitos.

▲ Formação de contaminação por partículas | Rede de origem da imagem

A contaminação por pequenas partículas pode causar sombras na superfície, como durante a fotolitografia. Se partículas grandes estiverem localizadas entre a máscara fotográfica e a camada fotorresistente, elas podem reduzir a resolução da exposição de contato.

Além disso, eles podem bloquear íons acelerados durante a implantação iônica ou ataque a seco. As partículas também podem ser envolvidas pelo filme, de modo que haja saliências e solavancos. As camadas subsequentes depositadas podem rachar ou resistir à acumulação nestes locais, causando problemas durante a exposição.

Contaminação orgânica

Contaminantes contendo carbono, bem como estruturas de ligação associadas ao C, são chamados de contaminação orgânica. Contaminantes orgânicos podem causar propriedades hidrofóbicas inesperadas nosuperfície da bolacha, aumentam a rugosidade da superfície, produzem uma superfície turva, interrompem o crescimento da camada epitaxial e afetam o efeito de limpeza da contaminação metálica se os contaminantes não forem removidos primeiro.

Essa contaminação superficial é geralmente detectada por instrumentos como MS de dessorção térmica, espectroscopia de fotoelétrons de raios X e espectroscopia de elétrons Auger.

▲ Rede de origem de imagem

Contaminação gasosa e contaminação da água

Moléculas atmosféricas e contaminação da água com tamanho molecular geralmente não são removidas por filtros de ar particulados comuns de alta eficiência (HEPA) ou filtros de ar de penetração ultrabaixa (ULPA). Essa contaminação é geralmente monitorada por espectrometria de massa iônica e eletroforese capilar.

Alguns contaminantes podem pertencer a múltiplas categorias, por exemplo, as partículas podem ser compostas por materiais orgânicos ou metálicos, ou ambos, pelo que este tipo de contaminação também pode ser classificado como outros tipos.

▲Contaminantes moleculares gasosos | IÔNICO

Além disso, a contaminação por wafer também pode ser classificada como contaminação molecular, contaminação por partículas e contaminação por detritos derivados do processo, de acordo com o tamanho da fonte de contaminação. Quanto menor o tamanho da partícula de contaminação, mais difícil será sua remoção. Na fabricação atual de componentes eletrônicos, os procedimentos de limpeza de wafers representam 30% a 40% de todo o processo de produção.