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汙染是(shì)可(kě)能(néng)將新(xīn)興的芯(xīn)片(piàn)生(shēng)產工(gōng)業扼(è)殺(shā)於搖(yáo)籃中的首(shǒu)要問題(tí)之一。半(bàn)導(dǎo)體工業起(qǐ)步於由航空工業發展而(ér)來的潔淨(jìng)室(shì)技術。如今,大規(guī)模(mó)的復雜(zá)的潔淨(jìng)室輔助工業(yè)已(yǐ)經(jīng)形(xíng)成,潔淨(jìng)室(shì)技(jì)術也(yě)與芯片的設計及綫(xiàn)寬技術同(tóng)步(bù)發(fā)展。通(tōng)過不(bù)斷地解決(jué)在各個芯片(piàn)技術時代所存(cún)在(zài)的汙染問題(tí),這一工業(yè)自身也(yě)得到了發展。以前(qián)的一些小(xiǎo)問(wèn)題(tí),有可(kě)能成(chéng)為(wéi)當今芯片(piàn)生產中(zhōng)足以(yǐ)致命(mìng)的(dí)缺(quē)陷。
半導體器(qì)件極(jí)易(yì)受到(dào)多種(zhǒng)汙染物(wù)的損(sǔn)害。這(zhè)些(xiē)汙染物可歸(guī)納為以(yǐ)下(xià)四類。分別是:
1. 微(wēi)粒
2. 金(jīn)屬離子(zǐ)
3. 化學物質(zhì)
4. 細菌(jūn)
微(wēi)粒:半導體(tǐ)器件,尤其是(shì)高(gāo)密度的(dí)集成電(diàn)路(lù),易(yì)受到各(gè)種(zhǒng)汙染的損害(hài)。器(qì)件對於(yú)汙染的敏感度取決於較(jiào)小(xiǎo)的(dí)特(tè)征(zhēng)圖形的(dí)尺寸和晶片(piàn)表麵沉(chén)積層的薄度(dù)。目(mù)前(qián)的(dí)量(liáng)度尺(chǐ)寸已經降到亞微米級。一微米(μm)是非(fēi)常(cháng)小(xiǎo)的。一厘(lí)米等於10,000微(wēi)米。人的頭發的直徑為(wéi)100微米。這種(zhǒng)非常小(xiǎo)的器件尺寸導致器件極(jí)易受(shòu)到由(yóu)人(rén)員,設備(bèi)和(hé)工(gōng)藝(yì)操作(zuò)用使(shǐ)用的化(huà)學品所(suǒ)產(chǎn)生(shēng)的(dí)存在於(yú)空氣中的顆粒汙染(rǎn)的損(sǔn)害。由於(yú)特(tè)征(zhēng)圖(tú)形(xíng)尺(chǐ)寸(cùn)越(yuè)來越(yuè)小,膜層(céng)越來越薄(báo),所允許存在的(dí)微(wēi)粒尺(chǐ)寸(cùn)也(yě)必(bì)須被(bèi)控製在(zài)更小(xiǎo)的尺(chǐ)度(dù)上。
由(yóu)經驗所(suǒ)得(dé)出的法(fǎ)則是微粒的大(dà)小要小(xiǎo)於器件上(shàng)zui小(xiǎo)的特(tè)征圖形(xíng)尺(chǐ)寸(cùn)的1/10倍(bèi)1。直徑為0.03微米的(dí)微粒將會損害0.3微米綫(xiàn)寬大(dà)小的(dí)特(tè)征(zhēng)圖形(xíng)。落於(yú)器(qì)件的關(guān)鍵部位(wèi)並毀壞了(liǎo)器(qì)件功能的微(wēi)粒被稱(chēng)為致(zhì)命缺(quē)陷(xiàn)。致(zhì)命缺陷(xiàn)還包括(kuò)晶(jīng)體(tǐ)缺陷和(hé)其它由(yóu)於工藝過程引入(rù)帶(dài)來的問(wèn)題。在任何晶(jīng)片(piàn)上,都存(cún)在大量的(dí)微粒。有些屬於致命性的,而(ér)其(qí)它一些(xiē)位(wèi)於器件不(bù)太敏(mǐn)感的區(qū)域(yù)則不會(huì)造(zào)成器件(jiàn)缺(quē)陷(xiàn)。1994年, SIA將(jiāng)0.18微米設計(jì)的(dí)光(guāng)刻(kè)操(cāo)作(zuò)中(zhōng)的缺陷密度定(dìng)為(wéi)0.06微米135個,每(měi)平方厘米每層(céng)。
金(jīn)屬(shǔ)離子(zǐ):半導體器(qì)件在整個晶片上(shàng)N型和P型的摻(chān)雜(zá)區域以及在的N/P 相(xiāng)鄰(lín)區(qū)域,都(dū)需要具(jù)有可控的(dí)電(diàn)阻(zǔ)率。通過(guò)在(zài)晶體(tǐ)和晶(jīng)片(piàn)上有(yǒu)目(mù)的(dí)地(dì)摻雜特定(dìng)的摻雜(zá)離子來實現對(duì)這三(sān)個性質(zhì)的控製。非常少量(liáng)的摻雜(zá)物即(jí)可實(shí)現(xiàn)我們希望的效(xiào)果。但(dàn)遺(yí)憾的(dí)是(shì),在(zài)晶片中(zhōng)出現的極少(shǎo)量(liáng)的具(jù)有電(diàn)性(xìng)的(dí)汙(wū)染物也(yě)會(huì)改(gǎi)變(biàn)器件(jiàn)的(dí)典型特(tè)征,改變它的工(gōng)作(zuò)表(biǎo)現和(hé)可靠(kào)性(xìng)參(cān)數(shù)。
可以引(yǐn)起(qǐ)上述問題(tí)的汙染(rǎn)物稱為可移(yí)動離(lí)子汙(wū)染物(wù)(MICs)。它們是(shì)在(zài)材料(liào)中(zhōng)以離(lí)子(zǐ)形(xíng)態存在(zài)的金屬(shǔ)離(lí)子(zǐ)。而(ér)且(qiě),這些金屬(shǔ)離(lí)子在半導體材料(liào)中(zhōng)具(jù)有(yǒu)很(hěn)強的可(kě)移(yí)動(dòng)性(xìng)。也(yě)就是說,即(jí)便(biàn)在器(qì)件通過(guò)了電性能測試並且(qiě)運(yùn)送出(chū)去,金屬(shǔ)離子(zǐ)仍(réng)可在器(qì)件中(zhōng)移(yí)動(dòng)從(cóng)而(ér)造(zào)成器(qì)件(jiàn)失效。遺(yí)憾的(dí)是,能夠在矽器(qì)件中引起(qǐ)這些問題(tí)的金(jīn)屬(shǔ)存在(zài)於絕大部分的(dí)化學物質中。
鈉(nà)是在(zài)未經(jīng)處(chǔ)理的化學品中(zhōng)zui常見的可(kě)移動(dòng)離子汙(wū)染(rǎn)物,同(tóng)時(shí)也是矽(guī)中移動性zui強的物(wù)質。因此(cǐ),對(duì)鈉的控製(zhì)成為矽(guī)片生產的(dí)首要目(mù)標(biāo)。MIC的問題在MOS器(qì)件中表(biǎo)現zui為(wéi)嚴(yán)重,這一事實(shí)促使(shǐ)一些化(huà)學品生(shēng)產商研製開發MOS級(jí)或(huò)低鈉級的(dí)化學品(pǐn)。這些標識(shí)都意(yì)味著(zhuó)較低(dī)的(dí)可移(yí)動汙染物(wù)的(dí)等級。
化(huà)學品:在(zài)半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)工(gōng)藝領(lǐng)域(yù)第三(sān)大(dà)主(zhǔ)要(yào)的(dí)汙染物是(shì)不(bù)需要(yào)的(dí)化(huà)學物(wù)質(zhì)。工藝(yì)過程(chéng)中(zhōng)所用的化(huà)學品和水可能(néng)會受到對芯片(piàn)工藝(yì)產生(shēng)影(yǐng)響的痕量(liáng)物(wù)質的汙染。它(tā)們將(jiāng)導(dǎo)致晶片表麵(miàn)受到不(bù)需要(yào)的刻(kè)蝕,在器件上生成(chéng)無法除(chú)去的化(huà)合(hé)物(wù),或(huò)者引起不(bù)均匀的工藝過程。氯(lǜ)就(jiù)是這樣(yàng)一(yī)種汙染物,它在工藝過程中用(yòng)到(dào)的(dí)化(huà)學(xué)品(pǐn)中(zhōng)的含(hán)量受到嚴格(gé)的控(kòng)製(zhì)。
細菌:細菌(jūn)是(shì)第(dì)四類的主要汙染物。細菌(jūn)是(shì)在(zài)水(shuǐ)的係(xì)統中或不定(dìng)期清洗(xǐ)的表麵生成(chéng)的(dí)有(yǒu)機(jī)物(wù)。細菌(jūn)一旦在(zài)器(qì)件上形成(chéng),會(huì)成(chéng)為顆(kē)粒(lì)狀(zhuàng)汙(wū)染物或給器(qì)件(jiàn)表麵引入不希望見(jiàn)到(dào)的金屬離子(zǐ)。