Кремнийдің де, шыны пластинаның да «тазалау» мақсаты ортақ болғанымен, тазалау кезінде кездесетін қиындықтар мен сәтсіздік режимдері айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл сәйкессіздік кремний мен шыныға тән материал қасиеттері мен спецификация талаптарынан, сондай-ақ олардың түпкілікті қолданылуына негізделген тазалаудың ерекше «философиясынан» туындайды.
Алдымен, нақтылап алайық: Біз нені тазалаймыз? Қандай ластаушы заттар қатысады?
Ластануларды төрт топқа бөлуге болады:
-
Бөлшектерді ластаушы заттар
-
Шаң, металл бөлшектер, органикалық бөлшектер, абразивті бөлшектер (CMP процесінде) және т.б.
-
Бұл ластаушылар қысқа немесе ашық тізбектер сияқты үлгі ақауларын тудыруы мүмкін.
-
-
Органикалық ластаушы заттар
-
Фоторезисттік қалдықтар, шайыр қоспалары, адам терісінің майлары, еріткіш қалдықтары және т.б.
-
Органикалық ластаушылар өрнекке немесе ион имплантациясына кедергі келтіретін және басқа жұқа қабықтардың адгезиясын азайтатын маскалар түзуі мүмкін.
-
-
Металл иондарының ластаушы заттары
-
Темір, мыс, натрий, калий, кальций және т.б., олар негізінен құрал-жабдықтардан, химиялық заттардан және адаммен байланыста болады.
-
Жартылай өткізгіштерде металл иондары «өлтіргіш» ластаушы заттар болып табылады, олар тыйым салынған жолақтағы энергия деңгейлерін енгізеді, олар ағып кету тогын арттырады, тасымалдаушының қызмет ету мерзімін қысқартады және электрлік қасиеттерге айтарлықтай зиян келтіреді. Шыныда олар кейінгі жұқа пленкалардың сапасы мен адгезиясына әсер етуі мүмкін.
-
-
Жергілікті оксид қабаты
-
Кремний пластиналары үшін: ауаның бетінде табиғи түрде кремний диоксидінің жұқа қабаты пайда болады. Бұл оксидті қабаттың қалыңдығы мен біркелкілігін бақылау қиын және оны қақпа оксидтері сияқты негізгі құрылымдарды дайындау кезінде толығымен алып тастау керек.
-
Шыны пластиналар үшін: Әйнектің өзі кремнеземдік желі құрылымы, сондықтан «негізгі оксид қабатын жою» мәселесі жоқ. Дегенмен, ластануға байланысты беті өзгертілген болуы мүмкін және бұл қабатты жою қажет.
-
I. Негізгі мақсаттар: электрлік өнімділік пен физикалық жетілдіру арасындағы алшақтық
-
Кремний пластиналары
-
Тазалаудың негізгі мақсаты - электрлік өнімділікті қамтамасыз ету. Ерекшеліктер әдетте бөлшектердің қатаң сандары мен өлшемдерін (мысалы, ≥0,1μm бөлшектерді тиімді жою керек), металл иондарының концентрацияларын (мысалы, Fe, Cu ≤10¹⁰ атом/см² немесе одан төмен деңгейде бақылау керек) және органикалық қалдық деңгейлерін қамтиды. Тіпті микроскопиялық ластану тізбектің тұйықталуына, ағып кету токтарына немесе қақпа оксидінің тұтастығының бұзылуына әкелуі мүмкін.
-
-
Шыны вафли
-
Субстраттар ретінде негізгі талаптар физикалық жетілдіру және химиялық тұрақтылық болып табылады. Техникалық сипаттамалар сызаттардың болмауы, алынбайтын дақтар және бастапқы беттің кедір-бұдыры мен геометриясын сақтау сияқты макродеңгейдегі аспектілерге назар аударады. Тазалау мақсаты, ең алдымен, жабын сияқты кейінгі процестер үшін көрнекі тазалықты және жақсы адгезияны қамтамасыз ету болып табылады.
-
II. Материалдық табиғат: кристалдық және аморфтық арасындағы негізгі айырмашылық
-
Кремний
-
Кремний кристалды материал және оның бетінде табиғи түрде біркелкі емес кремний диоксиді (SiO₂) оксиді қабаты өседі. Бұл оксид қабаты электрлік өнімділікке қауіп төндіреді және оны мұқият және біркелкі алып тастау керек.
-
-
Шыны
-
Шыны - аморфты кремний диоксиді торы. Оның көлемді материалы құрамы жағынан кремнийдің кремний оксиді қабатына ұқсас, яғни ол фторлы қышқылмен (HF) тез өңделуі мүмкін және сонымен қатар бетінің кедір-бұдырының немесе деформациясының жоғарылауына әкелетін күшті сілтілі эрозияға бейім. Бұл іргелі айырмашылық кремний пластинасын тазалау жарыққа, ластаушы заттарды кетіру үшін бақыланатын оюға шыдай алатынын көрсетеді, ал шыны пластинасын тазалау негізгі материалға зақым келтірмеу үшін өте мұқият орындалуы керек.
-
| Тазалау элементі | Кремний пластинасын тазалау | Шыны вафлиді тазалау |
|---|---|---|
| Тазалау мақсаты | Өзінің табиғи оксид қабатын қамтиды | Тазалау әдісін таңдаңыз: Негізгі материалды қорғай отырып, ластаушы заттарды кетіріңіз |
| Стандартты RCA тазалау | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Органикалық/фоторезисттік қалдықтарды жояды | Негізгі тазалау ағыны: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Беткі бөлшектерді кетіреді | Әлсіз сілтілі тазартқыш: Құрамында органикалық ластаушы заттар мен бөлшектерді кетіретін белсенді беттік агенттер бар | |
| - DHF(Гидрофтор қышқылы): Табиғи оксид қабатын және басқа ластаушы заттарды кетіреді | Күшті сілтілі немесе ортаңғы сілтілі тазартқыш: Металл немесе ұшпайтын ластаушы заттарды кетіру үшін қолданылады | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Металл ластаушы заттарды кетіреді | ЖЖЖ бойынан аулақ болыңыз | |
| Негізгі химиялық заттар | Күшті қышқылдар, күшті сілтілер, тотықтырғыш еріткіштер | Жұмсақ ластануды кетіру үшін арнайы жасалған әлсіз сілтілі тазартқыш |
| Физикалық құралдар | Дейондандырылған су (жоғары тазалықтағы шаюға арналған) | Ультрадыбыстық, мегадыбыстық жуу |
| Кептіру технологиясы | Megasonic, IPA бумен кептіру | Жұмсақ кептіру: баяу көтеру, IPA буымен кептіру |
III. Тазалау ерітінділерін салыстыру
Жоғарыда аталған мақсаттар мен материал сипаттамаларына байланысты кремний мен шыны пластинкаларына арналған тазалау ерітінділері ерекшеленеді:
| Кремний пластинасын тазалау | Шыны вафлиді тазалау | |
|---|---|---|
| Тазалау мақсаты | Вафлидің табиғи оксид қабатын қоса алғанда, мұқият жою. | Селективті жою: субстратты қорғай отырып, ластаушы заттарды жойыңыз. |
| Типтік процесс | Стандартты RCA тазалау:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): ауыр органикалық заттарды/фоторезисттерді жояды •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): сілтілі бөлшектерді жою •DHF(сұйылтылған HF): табиғи оксид қабаты мен металдарды жояды •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): металл иондарын жояды | Сипаттама тазалау ағыны:•Жұмсақ сілтілі тазартқышорганикалық заттар мен бөлшектерді кетіру үшін беттік белсенді заттармен •Қышқыл немесе бейтарап тазартқышметалл иондарын және басқа арнайы ластаушы заттарды кетіруге арналған •Бүкіл процесте HF-дан аулақ болыңыз |
| Негізгі химиялық заттар | Күшті қышқылдар, күшті тотықтырғыштар, сілтілі ерітінділер | Жұмсақ сілтілі тазартқыштар; бейтарап немесе сәл қышқылды мамандандырылған тазартқыштар |
| Физикалық көмек | Megasonic (жоғары тиімділік, бөлшектерді жұмсақ кетіру) | Ультрадыбыстық, мегадыбыстық |
| Кептіру | Марангонды кептіру; IPA буымен кептіру | Баяу тартылып кептіру; IPA буымен кептіру |
-
Шыны вафлиді тазалау процесі
-
Қазіргі уақытта шыны өңдеу зауыттарының көпшілігінде, ең алдымен, әлсіз сілтілі тазартқыштарға сүйене отырып, шынының материалдық сипаттамаларына негізделген тазалау процедуралары қолданылады.
-
Тазалау агентінің сипаттамалары:Бұл арнайы тазартқыштар әдетте әлсіз сілтілі, рН шамамен 8-9. Олардың құрамында әдетте беттік белсенді заттар (мысалы, алкил полиоксиэтилен эфирі), металды хелаттау агенттері (мысалы, HEDP) және майлар мен саусақ іздері сияқты органикалық ластаушы заттарды эмульсиялау және ыдыратуға арналған органикалық тазалау құралдары, сонымен бірге шыны матрицаға аз коррозияға ұшырайды.
-
Процесс ағыны:Әдеттегі тазалау процесі ультрадыбыстық тазалаумен бірге бөлме температурасынан 60°C-қа дейінгі температурада әлсіз сілтілі тазалағыш заттардың белгілі бір концентрациясын қолдануды қамтиды. Тазалаудан кейін пластиналар таза сумен және жұмсақ кептірумен (мысалы, баяу көтеру немесе IPA буымен кептіру) бірнеше шаю қадамдарынан өтеді. Бұл процесс визуалды тазалық пен жалпы тазалыққа арналған шыны пластинка талаптарына тиімді жауап береді.
-
-
Кремний пластинасын тазалау процесі
-
Жартылай өткізгішті өңдеу үшін кремний пластиналары әдетте стандартты RCA тазалаудан өтеді, бұл ластаушы заттардың барлық түрлерін жүйелі түрде жоюға қабілетті, жартылай өткізгіш құрылғылардың электрлік өнімділік талаптарының орындалуын қамтамасыз ететін жоғары тиімді тазалау әдісі.
-
IV. Шыны жоғарырақ «Тазалық» стандарттарына сай болғанда
Шыны пластиналар қатты бөлшектердің санауын және металл иондарының деңгейлерін қажет ететін қолданбаларда пайдаланылған кезде (мысалы, жартылай өткізгіш процестердегі субстраттар немесе тамаша жұқа пленка тұндыру беттері үшін), ішкі тазалау процесі бұдан былай жеткіліксіз болуы мүмкін. Бұл жағдайда өзгертілген RCA тазалау стратегиясын енгізе отырып, жартылай өткізгішті тазалау принциптерін қолдануға болады.
Бұл стратегияның негізі шынының сезімтал табиғатын қанағаттандыру үшін стандартты RCA процесінің параметрлерін сұйылту және оңтайландыру болып табылады:
-
Органикалық ластаушы заттарды кетіру:SPM ерітінділері немесе жұмсақ озон суы күшті тотығу арқылы органикалық ластаушы заттарды ыдырату үшін пайдаланылуы мүмкін.
-
Бөлшектерді жою:Жоғары сұйылтылған SC1 ерітіндісі әйнектегі коррозияны азайта отырып, бөлшектерді кетіру үшін оның электростатикалық итерілу және микро-ою әсерлерін пайдалану үшін төмен температурада және қысқа өңдеу уақытында қолданылады.
-
Металл иондарын жою:Хеляция арқылы металды ластаушы заттарды кетіру үшін сұйылтылған SC2 ерітіндісі немесе қарапайым сұйылтылған тұз қышқылы/сұйылтылған азот қышқылы ерітінділері қолданылады.
-
Қатаң тыйымдар:Шыны астың коррозиясын болдырмау үшін DHF (ди-аммоний фториді) мүлде аулақ болу керек.
Бүкіл модификацияланған процесте мегасоникалық технологияны біріктіру наноөлшемді бөлшектерді жою тиімділігін айтарлықтай арттырады және бетінде жұмсақ болады.
Қорытынды
Кремний мен шыны пластинкаларын тазалау процестері олардың соңғы қолдану талаптарына, материал қасиеттеріне және физикалық және химиялық сипаттамаларына негізделген кері инженерияның сөзсіз нәтижесі болып табылады. Кремний пластинасын тазалау электрлік өнімділік үшін «атомдық деңгейдегі тазалықты» іздейді, ал шыны пластинаны тазалау «мінсіз, зақымдалмаған» физикалық беттерге қол жеткізуге бағытталған. Шыны пластиналар жартылай өткізгішті қолданбаларда көбірек қолданылғандықтан, оларды тазалау процестері сөзсіз дәстүрлі әлсіз сілтілі тазалаудан тыс дамиды, жоғарырақ тазалық стандарттарына сәйкес келетін өзгертілген RCA процесі сияқты тазартылған, теңшелген шешімдерді әзірлейді.
Хабарлама уақыты: 29 қазан 2025 ж