پاکیزگیسطح ویفرتا حد زیادی بر میزان صلاحیت فرآیندها و محصولات نیمههادی بعدی تأثیر خواهد گذاشت. تا 50٪ از کل تلفات بازده ناشی ازسطح ویفرآلودگی
اشیایی که میتوانند باعث تغییرات کنترل نشده در عملکرد الکتریکی دستگاه یا فرآیند تولید دستگاه شوند، در مجموع به عنوان آلایندهها شناخته میشوند. آلایندهها ممکن است از خود ویفر، اتاق تمیز، ابزارهای فرآیند، مواد شیمیایی فرآیند یا آب ناشی شوند.ویفرآلودگی را عموماً میتوان با مشاهده بصری، بازرسی فرآیند یا استفاده از تجهیزات تحلیلی پیچیده در آزمایش نهایی دستگاه تشخیص داد.
▲آلودگیهای روی سطح ویفرهای سیلیکونی | شبکه منبع تصویر
نتایج تجزیه و تحلیل آلودگی میتواند برای انعکاس درجه و نوع آلودگی که توسط ...ویفردر یک مرحله خاص از فرآیند، یک دستگاه خاص یا کل فرآیند. طبق طبقهبندی روشهای تشخیص،سطح ویفرآلودگی را میتوان به انواع زیر تقسیم کرد.
آلودگی فلزی
آلودگی ناشی از فلزات میتواند باعث ایجاد نقص در دستگاههای نیمههادی با درجات مختلف شود.
فلزات قلیایی یا فلزات قلیایی خاکی (Li، Na، K، Ca، Mg، Ba و غیره) میتوانند باعث ایجاد جریان نشتی در ساختار pn شوند که به نوبه خود منجر به ولتاژ شکست اکسید میشود؛ آلودگی فلزات واسطه و فلزات سنگین (Fe، Cr، Ni، Cu، Au، Mn، Pb و غیره) میتواند چرخه عمر حامل را کاهش دهد، عمر مفید قطعه را کم کند یا جریان تاریک را در هنگام کار قطعه افزایش دهد.
روشهای رایج برای تشخیص آلودگی فلزی عبارتند از: فلورسانس اشعه ایکس بازتاب کلی، طیفسنجی جذب اتمی و طیفسنجی جرمی پلاسمای جفتشده القایی (ICP-MS).
▲ آلودگی سطح ویفر | ResearchGate
آلودگی فلزی ممکن است از واکنشگرهای مورد استفاده در تمیز کردن، حکاکی، لیتوگرافی، رسوبگذاری و غیره، یا از ماشینهای مورد استفاده در این فرآیند، مانند اجاقها، راکتورها، کاشت یون و غیره، ناشی شود، یا ممکن است در اثر بیدقتی در جابجایی ویفر ایجاد شود.
آلودگی ذرات
رسوبات واقعی مواد معمولاً با تشخیص نور پراکنده شده از عیوب سطحی مشاهده میشوند. بنابراین، نام علمی دقیقتر برای آلودگی ذرات، نقص نقطه نوری است. آلودگی ذرات میتواند باعث ایجاد اثرات مسدودکننده یا پوشاننده در فرآیندهای حکاکی و لیتوگرافی شود.
در طول رشد یا رسوب فیلم، سوراخهای ریز و ریزحفرهها ایجاد میشوند و اگر ذرات بزرگ و رسانا باشند، حتی میتوانند باعث اتصال کوتاه شوند.
▲ تشکیل آلودگی ذرات | شبکه منبع تصویر
آلودگی ذرات ریز میتواند باعث ایجاد سایه روی سطح شود، مانند هنگام فوتولیتوگرافی. اگر ذرات بزرگ بین ماسک نوری و لایه فوتورزیست قرار داشته باشند، میتوانند وضوح نوردهی تماسی را کاهش دهند.
علاوه بر این، آنها میتوانند یونهای شتابدار را در طول کاشت یون یا حکاکی خشک مسدود کنند. ذرات همچنین ممکن است توسط فیلم محصور شوند، به طوری که برآمدگیها و فرورفتگیهایی وجود داشته باشد. لایههای رسوبشده بعدی ممکن است در این مکانها ترک بخورند یا در برابر تجمع مقاومت کنند و باعث ایجاد مشکلاتی در طول نوردهی شوند.
آلودگی آلی
آلایندههای حاوی کربن و همچنین ساختارهای پیوندی مرتبط با کربن، آلودگی آلی نامیده میشوند. آلایندههای آلی ممکن است باعث ایجاد خواص آبگریز غیرمنتظرهای روی ...سطح ویفر، زبری سطح را افزایش میدهد، سطحی کدر ایجاد میکند، رشد لایه اپیتاکسیال را مختل میکند و اگر آلایندهها ابتدا حذف نشوند، بر اثر تمیزکنندگی آلودگی فلزی تأثیر میگذارد.
چنین آلودگی سطحی معمولاً توسط ابزارهایی مانند طیفسنجی جرمی واجذبی حرارتی، طیفسنجی فوتوالکترون اشعه ایکس و طیفسنجی الکترون اوژه شناسایی میشود.
▲ شبکه منبع تصویر
آلودگی گازی و آلودگی آب
مولکولهای جوی و آلودگی آب با اندازه مولکولی معمولاً توسط فیلترهای معمولی ذرات معلق با راندمان بالا (HEPA) یا فیلترهای هوای با نفوذ بسیار کم (ULPA) حذف نمیشوند. چنین آلودگیهایی معمولاً توسط طیفسنجی جرمی یونی و الکتروفورز مویین پایش میشوند.
برخی از آلایندهها ممکن است به چندین دسته تعلق داشته باشند، به عنوان مثال، ذرات ممکن است از مواد آلی یا فلزی یا هر دو تشکیل شده باشند، بنابراین این نوع آلودگی نیز ممکن است به عنوان انواع دیگر طبقهبندی شود.
▲آلایندههای مولکولی گازی | IONICON
علاوه بر این، آلودگی ویفر را میتوان بر اساس اندازه منبع آلودگی به آلودگی مولکولی، آلودگی ذرهای و آلودگی ناشی از فرآیند نیز طبقهبندی کرد. هرچه اندازه ذره آلودگی کوچکتر باشد، حذف آن دشوارتر است. در تولید قطعات الکترونیکی امروزی، روشهای تمیز کردن ویفر 30 تا 40 درصد از کل فرآیند تولید را تشکیل میدهند.
▲آلودگیهای روی سطح ویفرهای سیلیکونی | شبکه منبع تصویر
زمان ارسال: ۱۸ نوامبر ۲۰۲۴