Pembersihan teles (Wet Clean) minangka salah sawijining langkah kritis ing proses manufaktur semikonduktor, kanthi tujuan mbusak macem-macem rereged saka permukaan wafer kanggo mesthekake yen langkah-langkah proses sabanjure bisa ditindakake ing permukaan sing resik.
Nalika ukuran piranti semikonduktor terus nyusut lan syarat presisi mundhak, panjaluk teknis proses reresik wafer saya tambah ketat. Malah partikel, bahan organik, ion logam, utawa residu oksida sing paling cilik ing permukaan wafer bisa nyebabake kinerja piranti kanthi signifikan, saengga bisa mengaruhi asil lan linuwih piranti semikonduktor.
Prinsip Inti Pembersihan Wafer
Inti saka reresik wafer dumunung ing èfèktif mbusak macem-macem rereged saka lumahing wafer liwat fisik, kimia, lan cara liyane kanggo mesthekake yen wafer wis lumahing resik cocok kanggo Processing sakteruse.
Jinis Kontaminasi
Pengaruh Utama ing Karakteristik Piranti
| artikel Kontaminasi | Cacat pola
Cacat implantasi ion
Cacat rusak film insulasi
| |
| Kontaminasi Logam | Logam Alkali Kab | MOS transistor kahanan kang ora tetep
Gate oxide film breakdown/degradasi
|
| Logam abot | Tambah PN junction mbalikke bocor saiki
Cacat risak film oksida gerbang
Degradasi umur operator minoritas
Generasi cacat lapisan eksitasi oksida
| |
| Kontaminasi kimia | Bahan Organik | Cacat risak film oksida gerbang
Variasi film CVD (waktu inkubasi)
Variasi ketebalan film oksida termal (oksidasi dipercepat)
Kabut asap (wafer, lensa, pangilon, topeng, reticle)
|
| Dopan anorganik (B, P) | Transistor MOS Vth ngalih
Si substrat lan variasi resistance dhuwur poly-silikon sheet resistance
| |
| Basa Anorganik (amin, amonia) & Asam (SOx) | Degradasi resolusi resistensi sing dikuatake kanthi kimia
Kedadeyan kontaminasi partikel lan kabut amarga ngasilake uyah
| |
| Film Oksida Asli lan Kimia Amarga Kelembapan, Udara | Tambah resistance kontak
Gate oxide film breakdown/degradasi
| |
Secara khusus, tujuan proses reresik wafer kalebu:
Penghapusan partikel: Nggunakake cara fisik utawa kimia kanggo mbusak partikel cilik sing ditempelake ing permukaan wafer. Partikel sing luwih cilik luwih angel dicopot amarga gaya elektrostatik sing kuat ing antarane lan permukaan wafer, mbutuhake perawatan khusus.
Penghapusan Bahan Organik: Kontaminasi organik kayata pelumas lan residu fotoresist bisa nempel ing permukaan wafer. Kontaminasi iki biasane diilangi nggunakake agen oksidasi utawa pelarut sing kuwat.
Penghapusan Ion Logam: Sisa ion logam ing permukaan wafer bisa nyuda kinerja listrik lan malah mengaruhi langkah pangolahan sabanjure. Mulane, solusi kimia khusus digunakake kanggo mbusak ion kasebut.
Ngilangi Oksida: Sawetara proses mbutuhake permukaan wafer bebas saka lapisan oksida, kayata silikon oksida. Ing kasus kaya mengkono, lapisan oksida alam kudu dibusak sak langkah reresik tartamtu.
Tantangan teknologi reresik wafer dumunung ing njabut rereged kanthi efisien tanpa mengaruhi lumahing wafer, kayata nyegah permukaan kasar, karat, utawa karusakan fisik liyane.
2. Alur Proses Reresik Wafer
Proses reresik wafer biasane kalebu pirang-pirang langkah kanggo mesthekake mbusak rereged lan entuk permukaan sing resik.
Gambar: Perbandingan Antarane Batch-Tipe lan Single-Wafer Cleaning
Proses reresik wafer sing khas kalebu langkah-langkah utama ing ngisor iki:
1. Pre-Cleaning (Pre-Clean)
Tujuan saka pre-cleaning yaiku mbusak rereged sing ngeculake lan partikel gedhe saka permukaan wafer, sing biasane digayuh liwat banyu deionisasi (DI Water) lan reresik ultrasonik. Banyu deionisasi wiwitane bisa mbusak partikel lan impurities larut saka permukaan wafer, nalika reresik ultrasonik nggunakake efek cavitation kanggo ngilangi ikatan antarane partikel lan permukaan wafer, supaya luwih gampang dibuwang.
2. Reresik Kimia
Reresik kimia minangka salah sawijining langkah inti ing proses reresik wafer, nggunakake solusi kimia kanggo mbusak bahan organik, ion logam, lan oksida saka permukaan wafer.
Penghapusan Bahan Organik: Biasane, aseton utawa campuran amonia/peroksida (SC-1) digunakake kanggo mbubarake lan ngoksidasi rereged organik. Rasio khas kanggo solusi SC-1 yaiku NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, kanthi suhu kerja sekitar 20°C.
Penghapusan Ion Logam: Campuran asam nitrat utawa asam klorida / peroksida (SC-2) digunakake kanggo mbusak ion logam saka permukaan wafer. Rasio khas kanggo solusi SC-2 yaiku HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, kanthi suhu dijaga kira-kira 80°C.
Penghapusan Oksida: Ing sawetara proses, mbusak lapisan oksida asli saka permukaan wafer dibutuhake, sing digunakake solusi asam hidrofluorat (HF). Rasio khas kanggo solusi HF yaiku HF
₂O = 1:50, lan bisa digunakake ing suhu kamar.
3. Resik pungkasan
Sawise reresik kimia, wafer biasane ngalami langkah reresik pungkasan kanggo mesthekake ora ana residu kimia sing tetep ing permukaan. Reresik pungkasan utamane nggunakake banyu deionisasi kanggo mbilas kanthi lengkap. Kajaba iku, reresik banyu ozon (O₃/H₂O) digunakake kanggo mbusak rereged liyane saka lumahing wafer.
4. Pangatusan
Wafer sing wis diresiki kudu garing kanthi cepet kanggo nyegah tandha banyu utawa re-lampiran rereged. Cara pangatusan umum kalebu pangatusan spin lan purging nitrogen. Tilas mbusak Kelembapan saka lumahing wafer dening Spinning ing kacepetan dhuwur, nalika terakhir njamin pangatusan lengkap dening ndamu gas nitrogen garing ing lumahing wafer.
rereged
Jeneng Prosedur Cleaning
Katrangan Campuran Kimia
Bahan kimia
| partikel | Piranha (SPM) | Asam sulfat / hidrogen peroksida / banyu DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amonium hidroksida / hidrogen peroksida / banyu DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Logam (ora tembaga) | SC-2 (HPM) | Asam klorida / hidrogen peroksida / banyu DI | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Asam sulfat / hidrogen peroksida / banyu DI | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Dilute asam hidrofluorat / banyu DI (ora bakal mbusak tembaga) | HF/H2O1:50 | |
| Organik | Piranha (SPM) | Asam sulfat / hidrogen peroksida / banyu DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amonium hidroksida / hidrogen peroksida / banyu DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozon ing banyu de-ionisasi | O3 / H2O Optimized Campuran | |
| Oksid asli | DHF | Dilute asam hidrofluorat / banyu DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Asam hidrofluorat buffered | NH4F/HF/H2O |
3. Cara Reresik Wafer Umum
1. Cara Reresik RCA
Cara reresik RCA minangka salah sawijining teknik reresik wafer paling klasik ing industri semikonduktor, sing dikembangake dening RCA Corporation luwih saka 40 taun kepungkur. Cara iki utamane digunakake kanggo mbusak rereged organik lan impurities ion logam lan bisa rampung ing rong langkah: SC-1 (Standar Clean 1) lan SC-2 (Standar Clean 2).
SC-1 Cleaning: Langkah iki utamané digunakake kanggo mbusak rereged organik lan partikel. Solusi kasebut minangka campuran amonia, hidrogen peroksida, lan banyu, sing mbentuk lapisan silikon oksida tipis ing permukaan wafer.
Reresik SC-2: Langkah iki utamane digunakake kanggo mbusak rereged ion logam, nggunakake campuran asam hidroklorat, hidrogen peroksida, lan banyu. Ninggalake lapisan passivation lancip ing lumahing wafer kanggo nyegah recontamination.
2. Metode Pembersihan Piranha (Piranha Etch Clean)
Cara ngresiki Piranha minangka teknik sing efektif banget kanggo ngilangi bahan organik, nggunakake campuran asam sulfat lan hidrogen peroksida, biasane kanthi rasio 3:1 utawa 4:1. Amarga sifat oksidatif sing kuwat banget saka solusi iki, bisa mbusak akeh bahan organik lan rereged sing bandel. Cara iki mbutuhake kontrol kahanan sing ketat, utamane babagan suhu lan konsentrasi, supaya ora ngrusak wafer.
Pembersihan ultrasonik nggunakake efek kavitasi sing diasilake dening gelombang swara frekuensi dhuwur ing cairan kanggo mbusak rereged saka permukaan wafer. Dibandhingake karo reresik ultrasonik tradisional, reresik megasonik beroperasi kanthi frekuensi sing luwih dhuwur, supaya bisa ngilangi partikel ukuran sub-mikron sing luwih efisien tanpa nyebabake karusakan ing permukaan wafer.
4. Ozon Cleaning
Teknologi reresik ozon nggunakake sifat oksidasi ozon sing kuwat kanggo ngurai lan mbusak rereged organik saka permukaan wafer, sing pungkasane ngowahi dadi karbon dioksida lan banyu sing ora mbebayani. Cara iki ora mbutuhake reagen kimia sing larang lan nyebabake polusi lingkungan sing kurang, dadi teknologi sing berkembang ing bidang reresik wafer.
4. Peralatan Proses Reresik Wafer
Kanggo njamin efisiensi lan safety proses reresik wafer, macem-macem peralatan reresik majeng digunakake ing manufaktur semikonduktor. Jinis utama kalebu:
1. Alat Reresik Basah
Peralatan reresik teles kalebu macem-macem tank immersion, tank reresik ultrasonik, lan pengering spin. Piranti kasebut nggabungake pasukan mekanik lan reagen kimia kanggo mbusak rereged saka permukaan wafer. Tangki kecemplung biasane dilengkapi sistem kontrol suhu kanggo njamin stabilitas lan efektifitas solusi kimia.
2. Peralatan Kering Cleaning
Peralatan reresik garing utamane kalebu pembersih plasma, sing nggunakake partikel energi dhuwur ing plasma kanggo nanggepi lan mbusak residu saka permukaan wafer. Reresik plasma utamané cocok kanggo proses sing mbutuhake njaga integritas permukaan tanpa nglebokake residu kimia.
3. Sistem Reresik Otomatis
Kanthi ekspansi produksi semikonduktor sing terus-terusan, sistem reresik otomatis dadi pilihan sing disenengi kanggo reresik wafer skala gedhe. Sistem iki asring kalebu mekanisme transfer otomatis, sistem reresik multi-tank, lan sistem kontrol presisi kanggo njamin asil reresik konsisten kanggo saben wafer.
5. Trends mangsa
Nalika piranti semikonduktor terus nyusut, teknologi reresik wafer berkembang dadi solusi sing luwih efisien lan ramah lingkungan. Teknologi reresik ing mangsa ngarep bakal fokus ing:
Ngilangi Partikel Sub-nanometer: Teknologi reresik sing ana saiki bisa nangani partikel skala nanometer, nanging kanthi nyuda ukuran piranti, mbusak partikel sub-nanometer bakal dadi tantangan anyar.
Pembersihan Ijo lan Ramah Lingkungan: Ngurangi panggunaan bahan kimia sing mbebayani kanggo lingkungan lan ngembangake metode reresik sing luwih ramah lingkungan, kayata reresik ozon lan reresik megasonik, bakal dadi penting.
Tingkat Otomasi lan Intelijen sing luwih dhuwur: Sistem cerdas bakal ngaktifake pemantauan lan pangaturan wektu nyata saka macem-macem parameter sajrone proses reresik, luwih ningkatake efektifitas reresik lan efisiensi produksi.
Teknologi reresik wafer, minangka langkah kritis ing manufaktur semikonduktor, nduweni peran penting kanggo njamin permukaan wafer sing resik kanggo proses sabanjure. Kombinasi macem-macem cara reresik kanthi efektif mbusak rereged, nyedhiyakake permukaan substrat sing resik kanggo langkah sabanjure. Nalika teknologi maju, proses reresik bakal terus dioptimalake kanggo nyukupi panjaluk presisi sing luwih dhuwur lan tingkat cacat sing luwih murah ing manufaktur semikonduktor.
Wektu kirim: Oct-08-2024