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    電子半導體行業潔凈室為什么要做AMC控制?

    發布日期:2022-06-01 13:12:15
    信息摘要:
    隨著集成電路工業以及半導體行業技術越來越快的發展,在生產過程中不僅對設備的要求越來越精密、可靠,而且對工藝制造環境的要求也是越來越嚴格。 對微電子半導體制造業來說,氣態分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMC)會造成半導體晶體表面的氧化和侵蝕,導致產品合格率降低,是生產工藝的關鍵環節。 AMC控制的必要性 Why to contral the AMC 對微電子制造業來說,空氣...
      隨著集成電路工業以及半導體行業技術越來越快的發展,在生產過程中不僅對設備的要求越來越精密、可靠,而且對工藝制造環境的要求也是越來越嚴格。
     
      對微電子半導體制造業來說,氣態分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMC)會造成半導體晶體表面的氧化和侵蝕,導致產品合格率降低,是生產工藝的關鍵環節。
     
      AMC控制的必要性
      Why to contral the AMC
     
      對微電子制造業來說,空氣環境中產生的有害物質危害生產車間和產品,并因此引起成品良率降低的化學物質,稱為分子級污染物或氣態分子污染物(AMC)。
     
      分子污染物大小比顆粒污染物小得多,相差幾個數量級,高效過濾器(HEPA) 或者超高效過濾器(ULPA) 無法去除分子污染物(AMC)。
     
      ITRS國際半導體技術路線圖
     
      ITRS國際半導體技術路線圖
     
      隨著半導體制程技術的飛速發展,芯片線寬已經進入納米級,對半導體產品生產環境的要求也越來越高,所以微電子廠房內分子級空氣污染的控制也越來越重要。
     
      ITRS是International Technology Roadmap for Semiconductors的簡稱,中文名稱為國際半導體技術藍圖。ITRS的目的是確保集成電路(IC)和使用IC的產品在成本效益基礎上的性能改進,從而持續半導體產業的健康和成功。
     
      國際半導體技術協會對AMC的分類
      Classification of  AMC
     
      電子半導體行業潔凈室為什么要做AMC控制?
     
      AMC對電子半導體制程的影響
      Effect of AMC on electronic semiconductor process
     
      AMC對電子半導體制程的影響主要表現為表面分子污染,這是由氣態分子和特定表面作用而形成非常薄的化學膜,化學膜通常改變產品表面的物理、電子、化學和光學特性,主要表現在以下幾個方面:
     
      ● 導致光阻層表面硬化T型缺陷
     
      ● 硼磷摻雜不受控
     
      ● 導致不能控制蝕刻速度,鄰苯二甲酸二丁酯(DOP)易附著于晶片表面形成碳化硅SiC
     
      ● 引起閾值電壓改變,硼元素(B2O3)、BF3等氣態污染物,會引起晶片表面污染
     
      ● 污染物氣體如HF、HCl、H2SO4、H3PO4、Cl2、NOX、SOX等,引起晶片表面污染,導致金屬化制程中的金屬附著力下降
     
      ● 污染氣體導致芯片內連接導線因腐蝕而報廢
     
      ● 造成掩模及步進設備上光學鏡面模糊
     
      ● 導致設施和設備腐蝕而停機
     
      ● 導致HEPA過濾器降解,維護成本增加
     
      ● 導致無效清潔
     
      晶圓表面污染的種類及其對元器件的影響
     
      晶圓表面污染的種類及其對元器件的影響
     
      裸露晶圓表面霧化過程
     
      裸露晶圓表面霧化過程
     
      不同濃度的分子污染物對制程的影響
     
      不同濃度的分子污染物對制程的影響
     
      在0.15~0.2μm制程暴露于10ppb(左圖)及1ppb(右圖)的NH3污染環境30分鐘后的結果
     
      黃光制程光阻解析不良T-TOP形成(0.35um制程)
     
      黃光制程光阻解析不良T-TOP形成(0.35um制程)
     
      不同制程污染物種類的分布
     
      不同制程污染物種類的分布
     
      潔凈室AMC的來源
     
      潔凈室AMC的來源
     
      如何控制AMC
      How to contral AMC
     
      AMC控制方法主要有三種:
     
      一、從污染源控制:移走污染源。這就需要評估潔凈室內、外部空氣質量,從而確定潛在的污染氣體及濃度;
     
      二、在通風環節控制:引入潔凈空氣。選擇相應的過濾器來去除污染氣體。
     
      三、“根除”控制:通過物理或化學手段控制污染物;吸附、吸收及化學吸收污染物。后續對受控環境AMC的實時監測。主要原理如下:
     
      干式濾料反應式去除
     
      干式濾料反應式去除
     
      物理吸附:
     
      一種物質被另一種物質吸引并附著于表面的過程,活性碳正是利用這一原理來去除污染物。
     
      * 吸附是一種表面現象;
     
      * 越高的表面積吸附能力越強;
     
      缺點:易飽和,為了吸附其他物質,容易將已經吸附的物質釋放出來,過程可逆。
     
      化學吸附:
     
      污染物同吸附劑中的化學物質發生化學反應,從而達到去除污染物的目的,華凈濾料正是通過這一原理來實現。
     
      * 該過程非常特殊,取決于吸附劑和被吸附物的化學性質;
     
      * 該過程基本速度很快,并且是不可逆的;
     
      * 可以將有毒有害氣體通過化學反應氧化為無害的固體。
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