Blog Ayrıntıları

Malzeme Temellerinden Süreç Odaklı Temizleme Stratejilerine

Hem silikon hem de cam gofretler “temizleme” ortak hedefine sahip olsalar da, karşılaştıkları zorluklar ve arıza modları temelde farklıdır. Bu farklılıklar şunlardan kaynaklanır:

• Silikon ve camın öz malzemesi özellikleri

• Onların farklı spesifikasyon gereksinimleri

• Uygulamalarından kaynaklanan çok farklı temizleme “felsefeleri”

Süreçleri karşılaştırmadan önce şunu sormamız gerekir: Tam olarak neyi temizliyoruz ve hangi kirleticiler söz konusu?

Neyi Temizliyoruz? Dört Ana Kirletici Kategorisi

Gofret yüzeylerindeki kirleticiler genel olarak dört kategoriye ayrılabilir:

1. Parçacık Kirleticiler

Örnekler: toz, metal parçacıkları, organik partiküller, CMP'den aşındırıcı parçacıklar vb.

Etkisi:

• Desen hatalarına neden olabilir

• Yarı iletken yapılarında kısa devre veya açık devrelere yol açar

2. Organik Kirleticiler

Örnekler: fotoresist kalıntıları, reçine katkı maddeleri, cilt yağları, solvent kalıntıları vb.

Etkisi:

• Etchleme veya iyon implantasyonunu engelleyen “maskeler” gibi davranabilir

• Sonraki ince filmlerin yapışmasını azaltır

3. Metal İyon Kirleticiler

Örnekler: Fe, Cu, Na, K, Ca, vb., esas olarak ekipman, kimyasallar ve insan temasından kaynaklanır.

Etkisi:

• Yarı iletkenlerde: metal iyonları “katil” kirleticilerdir. Bant aralığında enerji seviyeleri oluşturarak kaçak akımı artırır, taşıyıcı ömrünü kısaltır ve elektriksel performansı ciddi şekilde düşürür.

• Camda: ince film kalitesini ve yapışmayı bozabilirler.

4. Doğal Oksit veya Yüzey Modifiye Katmanı

• Silikon gofretlermegasonik teknolojinin kullanımı
  Havadaki ince bir silikon dioksit (SiO₂) katmanı (doğal oksit) doğal olarak oluşur. Kalınlığını ve homojenliğini kontrol etmek zordur ve kapı oksitleri gibi kritik yapılar üretilirken tamamen çıkarılmalıdır.

• Cam gofretlermegasonik teknolojinin kullanımı
  Camın kendisi bir silika ağıdır, bu nedenle soyulacak ayrı bir “doğal oksit katmanı” yoktur. Ancak, yüzey modifiye edilebilir veya kirlenebilir ve yine de çıkarılması veya yenilenmesi gereken bir katman oluşturur.

I. Temel Hedefler: Elektriksel Performans ve Fiziksel Mükemmellik

Silikon Gofretler

Temizlemenin birincil hedefi elektriksel performansımodifiye edilmiş bir RCA tipi stratejiye

Tipik özellikler şunları içerir:

• Son derece düşük parçacık sayıları ve boyutları (örneğin, ≥ 0,1 μm parçacıkların etkili bir şekilde giderilmesi)

• Ultra düşük metal iyon konsantrasyonları (örneğin, Fe, Cu ≤ 10¹⁰ atom/cm² veya altında)

• Çok düşük organik kalıntı seviyeleri

Eser miktarda kirlenme bile şunlara yol açabilir:

• Devre kısa devreleri veya açık devreler

• Artan kaçak akımlar

• Kapı oksit bütünlüğü arızaları

Cam Gofretler

Alt tabaka olarak, cam gofretler fiziksel bütünlüğe ve kimyasal kararlılığamodifiye edilmiş bir RCA tipi stratejiye

Temel özellikler şunları vurgular:

• Çizik veya çıkarılamayan lekeler olmaması

• Orijinal yüzey pürüzlülüğünün ve geometrisinin korunması

• Sonraki işlemler için görsel temizlik ve kararlı yüzeyler (örneğin, kaplama, ince film biriktirme)

Başka bir deyişle, silikon temizleme performansa dayalıdır, cam temizleme ise görünüm ve bütünlüğe dayalıdır—cam yarı iletken sınıfı kullanıma itilmedikçe.

II. Malzeme Doğası: Kristal ve Amorf

Silikon

• Kristal bir malzeme

• Doğal olarak homojen olmayan bir SiO₂ doğal oksit katmanı büyütür

• Bu oksit elektriksel performansı tehdit edebilir ve genellikle homojen ve tamamen çıkarılmalıdır kritik işlem adımlarında

Cam

• Amorf bir silika ağı

• Kütle bileşimi, silikondaki silikon oksit katmanına benzer

• Şunlara karşı oldukça duyarlıdır:

  • HF'de hızlı etchleme

  • Güçlü alkaliler tarafından erozyon, bu da yüzey pürüzlülüğünü artırabilir veya geometriyi bozabilir

Sonuç:

• Silikon gofret temizleme, kirleticileri ve doğal oksidi gidermek için kontrollü, hafif etchlemeye tolerans gösterebilir.

• Cam gofret temizleme, alt tabakaya yapılan saldırıyı en aza indirerek çok daha nazik olmalıdır.

III. İşlem Felsefesi: Temizleme Stratejileri Nasıl Farklılaşır

Üst Düzey Karşılaştırma

IV. Tipik Temizleme Çözümlerinin Karşılaştırılması

Silikon Gofret Temizleme

Temizleme hedefi:
Şunların tamamen giderilmesi:

• Organik kirleticiler

• Parçacıklar

• Metal iyonları

• Doğal oksit (işlem tarafından gerekli olduğunda)

Tipik işlem: Standart RCA Temizliği

• SPM (H₂SO₄/H₂O₂)
  Güçlü oksidasyon yoluyla ağır organik maddeleri ve fotoresist kalıntılarını giderir.

• SC1 (NH₄OH/H₂O₂/H₂O)
  Kaldırma, mikro-etchleme ve elektrostatik etkilerin bir kombinasyonu yoluyla parçacıkları gideren alkali solüsyon.

• DHF (seyreltik HF)
  Doğal oksidi ve belirli metal kirleticileri giderir.

• SC2 (HCl/H₂O₂/H₂O)
  Kompleksleşme ve oksidasyon yoluyla metal iyonlarını giderir.

Şunları içeren zayıf alkali temizleme maddeleri:

• Güçlü asitler (H₂SO₄, HCl)

• Güçlü oksitleyiciler (H₂O₂, ozon)

• Alkali solüsyonlar (NH₄OH, vb.)

Ultrasonik ve/veya megasonik temizleme

• Verimli, nazik parçacık giderme için megasonik temizleme

• Yüksek saflıkta DI su ile durulama

• Su izi oluşumunu en aza indirmek için Marangoni / IPA buharla kurutma

Cam Gofret Temizleme

Temizleme hedefi:
Kirleticilerin seçici olarak giderilmesi cam alt tabakayı korurken ve şunları korurken:

• Yüzey pürüzlülüğü

• Geometri ve düzlük

• Optik veya fonksiyonel yüzey kalitesi

Karakteristik temizleme akışı:

1. Yüzey aktif maddeler içeren hafif alkali temizleyici

   • Emülsifikasyon ve dağıtma yoluyla organik maddeleri (yağlar, parmak izleri) ve parçacıkları giderir.

2. Asidik veya nötr temizleyici (gerekirse)

   • Şelatlama maddeleri ve hafif asitler kullanarak metal iyonlarını ve belirli inorganik kirleticileri hedefler.

3. Alt tabaka hasarını önlemek için işlem boyunca HF'den kesinlikle kaçınılır.Temel kimyasallar:

Şunları içeren zayıf alkali temizleme maddeleri:

• Yüzey aktif maddeler (örneğin, alkil polioksietilen eterler)

  • Metal şelatlama maddeleri (örneğin, HEDP)

  • Organik temizleme yardımcıları

  • Fiziksel yardım ve kurutma:

Ultrasonik ve/veya megasonik temizleme

• Çoklu saf su durulamaları

• Nazik kurutma (yavaş kaldırma, IPA buharla kurutma, vb.)

• V. Uygulamada Cam Gofret Temizleme

Günümüzde çoğu cam işleme tesisinde, temizleme işlemleri

camın kırılganlığı ve kimyası etrafında tasarlanmıştır ve bu nedenle özel zayıf alkali temizleyicilere büyük ölçüde güvenmektedir.Temizleme Maddesi Özellikleri

pH tipik olarak

• 8–9 civarındadır

• Şunları içerir:

  • Yağları ve parmak izlerini emülsifiye etmek ve ayırmak için yüzey aktif maddeler

  • Metal iyonlarını bağlamak için şelatlama maddeleri

  • Temizleme gücünü artırmak için organik katkı maddeleri

• Cam matrise karşı minimum derecede aşındırıcı olacak şekilde formüle edilmiştir

İşlem Akışı

1. Bir zayıf alkali banyoda temizleyin (kontrollü konsantrasyon)

2. Oda sıcaklığından ~60 °C'ye kadar çalıştırın

3. Metal iyonu gidermeultrasonik çalkalama kullanın

4. Çoklu saf su durulamaları

5. gerçekleştirin

Nazik kurutma uygulayın (örneğin, banyodan yavaş kaldırma, IPA buharla kurutma)Bu akış, standart cam gofret uygulamaları için görsel temizlik ve genel yüzey temizliği

gereksinimlerini güvenilir bir şekilde karşılar.

VI. Yarı İletken İşlemede Silikon Gofret TemizlemeYarı iletken üretimi için, silikon gofretler tipik olarak temel işlem olarak standart RCA temizlemesini

• kullanır. Dört kirletici türünün tümünü

• sistematik olarak ele alma yeteneğine sahiptirGelişmiş cihaz performansı için gerekli olan ultra düşük parçacık, organik ve metal iyon seviyelerini

• sağlar

Karmaşık işlem akışlarına (kapı yığını oluşumu, yüksek-k/metal kapı, vb.) entegrasyon ile uyumludur

VII. Camın Yarı İletken Seviyesinde Temizliği Karşılaması GerektiğindeCam gofretler üst düzey uygulamalara

• geçtikçe —örneğin:

• Yarı iletken işlemlerinde alt tabaka olarak

Yüksek kaliteli ince film biriktirme için platform olarak—geleneksel zayıf alkali temizleme yaklaşımı artık yeterli olmayabilir. Bu gibi durumlarda, yarı iletken temizleme konseptleri cama uyarlanır ve bu da modifiye edilmiş bir RCA tipi stratejiye

yol açar.

• Temel Strateji: Cam İçin Seyreltilmiş ve Optimize Edilmiş RCA
  Organik giderme

• Organik kirleticileri ayrıştırmak için SPM veya ozon içeren su gibi daha hafif oksitleyici solüsyonlar kullanın.
  Parçacık giderme yüksek oranda seyreltilmiş SC1 daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa işlem sürelerinde

  • kullanın ve şunlardan yararlanın:

  • Elektrostatik itme
    Nazik mikro-etchleme

• cam alt tabakaya yapılan saldırıyı en aza indirirken.
  Metal iyonu gidermeMetal iyonlarını şelatlamak ve gidermek için seyreltilmiş SC2

• veya daha basit seyreltik HCl/HNO₃ formülasyonları kullanın.
  HF/DHF'nin kesin olarak yasaklanması

Cam korozyonunu ve yüzey pürüzlenmesini önlemek için HF bazlı adımlardan kesinlikle kaçınılmalıdır.Bu modifiye edilmiş işlem boyunca, megasonik teknolojinin kullanımı

• :

• Nanoskalalı parçacıkların giderilmesini önemli ölçüde artırır

Cam yüzeyi koruyacak kadar nazik kalır

SonuçSilikon ve cam gofretler için temizleme işlemleri, esasen son kullanım gereksinimlerinden, malzeme özelliklerinden ve fizikokimyasal davranışlarından tersine mühendislik yapılmıştır.

• Silikon gofret temizleme elektriksel performansı desteklemek için “atom seviyesinde temizlik” peşindedir.

• Cam gofret temizleme “mükemmel, hasarsız yüzeylere” ve kararlı fiziksel ve optik özelliklere öncelik verir.

Cam gofretler yarı iletken ve gelişmiş paketleme uygulamalarına giderek daha fazla dahil edildikçe, temizleme gereksinimleri kaçınılmaz olarak sıkılaşacaktır. Geleneksel zayıf alkali cam temizliği, daha rafine, özelleştirilmiş çözümlere doğru evrilecek ve cam alt tabakanın bütünlüğünden ödün vermeden daha yüksek temizlik seviyelerine ulaşmak için modifiye edilmiş RCA tabanlı işlemler gibi çözümler kullanılacaktır.