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电子半导体行业洁净室为什么要做AMC控制?

发布日期:2022-06-01 21:12
信息摘要:
随着集成电路工业以及半导体行业技术越来越快的发展,在生产过程中不仅对设备的要求越来越精密、可靠,而且对工艺制造环境的要求也是越来越严格。 对微电子半导体制造业来说,气态分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMC)会造成半导体晶体表面的氧化和侵蚀,导致产品合格率降低,是生产工艺的关键环节。 AMC控制的必要性 Why to contral the AMC 对微电子制造业来说,空气...
  随着集成电路工业以及半导体行业技术越来越快的发展,在生产过程中不仅对设备的要求越来越精密、可靠,而且对工艺制造环境的要求也是越来越严格。
 
  对微电子半导体制造业来说,气态分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMC)会造成半导体晶体表面的氧化和侵蚀,导致产品合格率降低,是生产工艺的关键环节。
 
  AMC控制的必要性
  Why to contral the AMC
 
  对微电子制造业来说,空气环境中产生的有害物质危害生产车间和产品,并因此引起成品良率降低的化学物质,称为分子级污染物或气态分子污染物(AMC)。
 
  分子污染物大小比颗粒污染物小得多,相差几个数量级,高效过滤器(HEPA) 或者超高效过滤器(ULPA) 无法去除分子污染物(AMC)。
 
  ITRS国际半导体技术路线图
 
  ITRS国际半导体技术路线图
 
  随着半导体制程技术的飞速发展,芯片线宽已经进入纳米级,对半导体产品生产环境的要求也越来越高,所以微电子厂房内分子级空气污染的控制也越来越重要。
 
  ITRS是International Technology Roadmap for Semiconductors的简称,中文名称为国际半导体技术蓝图。ITRS的目的是确保集成电路(IC)和使用IC的产品在成本效益基础上的性能改进,从而持续半导体产业的健康和成功。
 
  国际半导体技术协会对AMC的分类
  Classification of  AMC
 
  电子半导体行业洁净室为什么要做AMC控制?
 
  AMC对电子半导体制程的影响
  Effect of AMC on electronic semiconductor process
 
  AMC对电子半导体制程的影响主要表现为表面分子污染,这是由气态分子和特定表面作用而形成非常薄的化学膜,化学膜通常改变产品表面的物理、电子、化学和光学特性,主要表现在以下几个方面:
 
  ● 导致光阻层表面硬化T型缺陷
 
  ● 硼磷掺杂不受控
 
  ● 导致不能控制蚀刻速度,邻苯二甲酸二丁酯(DOP)易附着于晶片表面形成碳化硅SiC
 
  ● 引起阈值电压改变,硼元素(B2O3)、BF3等气态污染物,会引起晶片表面污染
 
  ● 污染物气体如HF、HCl、H2SO4、H3PO4、Cl2、NOX、SOX等,引起晶片表面污染,导致金属化制程中的金属附着力下降
 
  ● 污染气体导致芯片内连接导线因腐蚀而报废
 
  ● 造成掩模及步进设备上光学镜面模糊
 
  ● 导致设施和设备腐蚀而停机
 
  ● 导致HEPA过滤器降解,维护成本增加
 
  ● 导致无效清洁
 
  晶圆表面污染的种类及其对元器件的影响
 
  晶圆表面污染的种类及其对元器件的影响
 
  裸露晶圆表面雾化过程
 
  裸露晶圆表面雾化过程
 
  不同浓度的分子污染物对制程的影响
 
  不同浓度的分子污染物对制程的影响
 
  在0.15~0.2μm制程暴露于10ppb(左图)及1ppb(右图)的NH3污染环境30分钟后的结果
 
  黄光制程光阻解析不良T-TOP形成(0.35um制程)
 
  黄光制程光阻解析不良T-TOP形成(0.35um制程)
 
  不同制程污染物种类的分布
 
  不同制程污染物种类的分布
 
  洁净室AMC的来源
 
  洁净室AMC的来源
 
  如何控制AMC
  How to contral AMC
 
  AMC控制方法主要有三种:
 
  一、从污染源控制:移走污染源。这就需要评估洁净室内、外部空气质量,从而确定潜在的污染气体及浓度;
 
  二、在通风环节控制:引入洁净空气。选择相应的过滤器来去除污染气体。
 
  三、“根除”控制:通过物理或化学手段控制污染物;吸附、吸收及化学吸收污染物。后续对受控环境AMC的实时监测。主要原理如下:
 
  干式滤料反应式去除
 
  干式滤料反应式去除
 
  物理吸附:
 
  一种物质被另一种物质吸引并附着于表面的过程,活性碳正是利用这一原理来去除污染物。
 
  * 吸附是一种表面现象;
 
  * 越高的表面积吸附能力越强;
 
  缺点:易饱和,为了吸附其他物质,容易将已经吸附的物质释放出来,过程可逆。
 
  化学吸附:
 
  污染物同吸附剂中的化学物质发生化学反应,从而达到去除污染物的目的,华净滤料正是通过这一原理来实现。
 
  * 该过程非常特殊,取决于吸附剂和被吸附物的化学性质;
 
  * 该过程基本速度很快,并且是不可逆的;
 
  * 可以将有毒有害气体通过化学反应氧化为无害的固体。
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关键词: 电子,半导体,行业,洁,净室,为什么,要做,AMC,

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