Was ist die Reinigung von Halbleiterwafern?

Unter Waferreinigung versteht man den Prozess der Entfernung von Partikelverunreinigungen, organischen Verunreinigungen, Metallverunreinigungen und natürlichen Oxidschichten von der Waferoberfläche mithilfe physikalischer oder chemischer Methoden vor Halbleiterprozessen wie Oxidation, Photolithographie, Epitaxie, Diffusion und Drahtverdampfung. Bei der Halbleiterfertigung hängt die Ausbeute von Halbleiterbauelementen weitgehend von der Sauberkeit der Bauteile abHalbleiterwaferOberfläche. Um die für die Halbleiterfertigung erforderliche Sauberkeit zu erreichen, sind daher strenge Wafer-Reinigungsprozesse unerlässlich.

Mainstream-Technologien für die Wafer-Reinigung

1. Chemische Reinigung:Plasmareinigungstechnologie, Dampfphasenreinigungstechnologie.

2.Nasschemische Reinigung:Lösungstauchverfahren, mechanisches Schrubbverfahren, Ultraschallreinigungstechnologie, Megaschallreinigungstechnologie, Rotationssprühverfahren.

3. Strahlreinigung:Mikrostrahl-Reinigungstechnik, Laserstrahltechnik, Kondensationssprühtechnik.

Die Klassifizierung von Schadstoffen stammt aus verschiedenen Quellen und wird je nach ihren Eigenschaften üblicherweise in die folgenden vier Kategorien eingeteilt:

1. Partikelverunreinigungen

Partikelverunreinigungen bestehen hauptsächlich aus Polymeren, Fotolacken und Ätzverunreinigungen. Diese Verunreinigungen haften normalerweise an der Oberfläche von Halbleiterwafern und können Probleme wie Fotolithographiedefekte, Ätzblockaden, dünne Löcher in dünnen Schichten und Kurzschlüsse verursachen. Ihre Adhäsionskraft beruht hauptsächlich auf der Van-der-Waals-Anziehung, die beseitigt werden kann, indem die elektrostatische Adsorption zwischen den Partikeln und der Waferoberfläche mithilfe physikalischer Kräfte (z. B. Ultraschallkavitation) oder chemischer Lösungen (z. B. SC-1) unterbrochen wird.

2.Organische Verunreinigungen

Organische Verunreinigungen stammen hauptsächlich aus menschlichen Hautölen, Reinraumluft, Maschinenöl, Silikon-Vakuumfett, Fotolack und Reinigungslösungsmitteln. Sie können die Hydrophobie der Oberfläche verändern, die Oberflächenrauheit erhöhen und zu einem Beschlagen der Oberfläche von Halbleiterwafern führen, wodurch das epitaktische Schichtwachstum und die Gleichmäßigkeit der Dünnschichtabscheidung beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund wird die Reinigung organischer Verunreinigungen normalerweise als erster Schritt der gesamten Wafer-Reinigungssequenz durchgeführt, wobei starke Oxidationsmittel (z. B. Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid-Mischung, SPM) verwendet werden, um organische Verunreinigungen effektiv zu zersetzen und zu entfernen.

3. Metallverunreinigungen

Bei Halbleiterherstellungsprozessen haften Metallverunreinigungen (wie Na, Fe, Ni, Cu, Zn usw.), die aus Prozesschemikalien, dem Verschleiß von Gerätekomponenten und Umgebungsstaub stammen, in atomarer, ionischer oder Partikelform an der Waferoberfläche. Sie können zu Problemen wie Leckstrom, Schwellenspannungsdrift und einer verkürzten Trägerlebensdauer in Halbleiterbauelementen führen und die Chipleistung und -ausbeute erheblich beeinträchtigen. Diese Art von Metallverunreinigungen können mit einer Mischung aus Salzsäure oder Wasserstoffperoxid (SC-2) effektiv entfernt werden.

4.Natürliche Oxidschichten

Natürliche Oxidschichten auf der Waferoberfläche können die Metallabscheidung behindern, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führt, die Gleichmäßigkeit der Ätzung und die Tiefenkontrolle beeinträchtigt und die Dotierungsverteilung der Ionenimplantation beeinträchtigt. HF-Ätzen (DHF oder BHF) wird üblicherweise zur Oxidentfernung eingesetzt, um die Grenzflächenintegrität in nachfolgenden Prozessen sicherzustellen.

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