Xulosa: Transistorlar o'lchamlari qisqarishda davom etar ekan, gofret ishlab chiqarish jarayoni tobora murakkablashib bormoqda va yarimo'tkazgichlarni nam tozalash texnologiyasiga qo'yiladigan talablar tobora ortib bormoqda. An'anaviy yarimo'tkazgichlarni tozalash texnologiyasiga asoslanib, ushbu maqola ilg'or yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda gofretni tozalash texnologiyasini va turli tozalash jarayonlarini tozalash tamoyillarini taqdim etadi. Iqtisodiyot va atrof-muhitni muhofaza qilish nuqtai nazaridan gofretni tozalash texnologiyasini takomillashtirish ilg'or gofret ishlab chiqarish ehtiyojlarini yaxshiroq qondirishi mumkin.
0 Kirish Tozalash jarayoni butun yarimoʻtkazgich ishlab chiqarish jarayonida muhim boʻgʻin boʻlib, yarimoʻtkazgich qurilmalarining ishlashi va unumdorligiga taʼsir qiluvchi muhim omillardan biridir. Chip ishlab chiqarish jarayonida har qanday ifloslanish yarimo'tkazgichli qurilmalarning ishlashiga ta'sir qilishi va hatto ishlamay qolishiga olib kelishi mumkin [1-2]. Shuning uchun, 1-rasmda ko'rsatilganidek, sirt ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash va gofret yuzasining tozaligini ta'minlash uchun chip ishlab chiqarishdagi deyarli har bir jarayondan oldin va keyin tozalash jarayoni talab qilinadi. Tozalash jarayoni chip ishlab chiqarish jarayonida eng yuqori nisbatga ega bo'lgan jarayondir. , barcha chip ishlab chiqarish jarayonlarining taxminan 30% ni tashkil qiladi.
Ultra keng ko'lamli integral mikrosxemalarning rivojlanishi bilan chip jarayonlari tugunlari 28nm, 14nm va undan ham ilg'or tugunlarga kirdi, integratsiya o'sishda davom etdi, chiziq kengligi pasayishda davom etdi va jarayon oqimi yanada murakkablashdi [ 3]. Murakkab tugun chiplarini ishlab chiqarish ifloslanishga nisbatan sezgirroq va kichik o'lchamdagi sharoitlarda ifloslanishni tozalash qiyinroq, bu tozalash jarayoni bosqichlarining oshishiga olib keladi, tozalash jarayoni yanada murakkab, muhimroq va qiyinroq [4-5] . 90nm chiplarni tozalash jarayoni taxminan 90 bosqichni tashkil etadi va 20nm chiplarni tozalash jarayoni 215 bosqichga yetdi. Chip ishlab chiqarish 14nm, 10nm va undan ham yuqoriroq tugunlarga kirgach, 2-rasmda ko'rsatilganidek, tozalash jarayonlari soni ortib boraveradi.
1 Yarimo'tkazgichlarni tozalash jarayoniga kirish
Tozalash jarayoni kimyoviy tozalash, gaz va fizik usullar bilan gofret yuzasidagi aralashmalarni olib tashlash jarayonini anglatadi. Yarimo'tkazgichni ishlab chiqarish jarayonida gofret yuzasida zarralar, metallar, organik moddalar va tabiiy oksid qatlami kabi aralashmalar yarimo'tkazgich qurilmasining ishlashi, ishonchliligi va hatto unumdorligiga ta'sir qilishi mumkin [6-8].
Tozalash jarayoni turli gofret ishlab chiqarish jarayonlari o'rtasidagi ko'prik deb aytish mumkin. Masalan, tozalash jarayoni qoplama jarayonidan oldin, fotolitografiya jarayonidan oldin, etching jarayonidan keyin, mexanik silliqlash jarayonidan keyin va hatto ion implantatsiyasi jarayonidan keyin ham qo'llaniladi. Tozalash jarayonini taxminan ikki turga bo'lish mumkin, ya'ni nam tozalash va quruq tozalash.
1.1 Nam tozalash
Nam tozalash - gofretni tozalash uchun kimyoviy erituvchilar yoki deionizatsiyalangan suvdan foydalanish. Jarayon usuliga ko'ra, nam tozalashni ikki turga bo'lish mumkin: 3-rasmda ko'rsatilganidek, suvga cho'mish usuli va purkash usuli. Cho'kish usuli gofretni kimyoviy erituvchilar yoki deionizatsiyalangan suv bilan to'ldirilgan konteyner idishiga botirishdir. Suvga cho'mish usuli, ayniqsa, ba'zi nisbatan etuk tugunlar uchun keng qo'llaniladigan usuldir. Püskürtme usuli iflosliklarni olib tashlash uchun aylanadigan gofretga kimyoviy erituvchilar yoki deionizatsiyalangan suvni purkashdir. Suvga cho'mish usuli bir vaqtning o'zida bir nechta gofretni qayta ishlashga imkon beradi, püskürtme usuli esa bir vaqtning o'zida bitta ish kamerasida faqat bitta gofretni qayta ishlashga qodir. Texnologiyaning rivojlanishi bilan tozalash texnologiyasiga qo'yiladigan talablar tobora ortib bormoqda va püskürtme usulini qo'llash tobora kengayib bormoqda.
1.2 Quruq tozalash
Nomidan ko'rinib turibdiki, quruq tozalash kimyoviy erituvchilar yoki deionizatsiyalangan suvdan foydalanmaydigan, lekin tozalash uchun gaz yoki plazmadan foydalanadigan jarayondir. Texnologiya tugunlarining uzluksiz rivojlanishi bilan tozalash jarayonlariga qoʻyiladigan talablar tobora ortib bormoqda [9-10] va foydalanish nisbati ham ortib bormoqda. Nam tozalash natijasida hosil bo'ladigan chiqindi suyuqlik ham ortib bormoqda. Nam tozalash bilan solishtirganda, quruq tozalash yuqori investitsiya xarajatlariga, uskunaning murakkab ishlashiga va yanada qattiq tozalash shartlariga ega. Biroq, ba'zi organik moddalar va nitridlar va oksidlarni olib tashlash uchun quruq tozalash yuqori aniqlik va ajoyib natijalarga ega.
2 Yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda nam tozalash texnologiyasi Tozalash suyuqligining turli tarkibiy qismlariga ko'ra, yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda tez-tez ishlatiladigan nam tozalash texnologiyasi 1-jadvalda ko'rsatilgan.
2.1 DIW tozalash texnologiyasi
Yarimo'tkazgich ishlab chiqarishni nam tozalash jarayonida eng ko'p ishlatiladigan tozalash suyuqligi deionizatsiyalangan suvdir (DIW). Suv o'tkazuvchan anionlar va kationlarni o'z ichiga oladi. Deionizatsiyalangan suv suvdagi o'tkazuvchan ionlarni olib tashlaydi, bu esa suvni asosan o'tkazmaydigan qiladi. Yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda to'g'ridan-to'g'ri xom suvdan foydalanishga mutlaqo yo'l qo'yilmaydi. Bir tomondan, xom suv tarkibidagi kationlar va ionlar gofretning qurilma strukturasini ifloslantiradi, boshqa tomondan esa qurilmaning ishlashini og'ishiga olib kelishi mumkin. Masalan, xom suv gofret yuzasidagi material bilan korroziyaga tushishi yoki gofretdagi ba'zi metallar bilan batareyaning korroziyasini hosil qilishi mumkin, shuningdek, gofretning sirt qarshiligining bevosita o'zgarishiga olib kelishi mumkin, bu esa sezilarli darajada o'zgarishiga olib keladi. gofret hosildorligining pasayishi yoki hatto to'g'ridan-to'g'ri hurda. Yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishni nam tozalash jarayonida DIW ning ikkita asosiy qo'llanilishi mavjud.
(1) Gofret yuzasini tozalash uchun faqat DIW dan foydalaning. Roliklar, cho'tkalar yoki nozullar kabi turli xil shakllar mavjud va asosiy maqsad gofret yuzasida ba'zi iflosliklarni tozalashdir. Ilg'or yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish jarayonida tozalash usuli deyarli har doim bitta gofret usuli hisoblanadi, ya'ni bir vaqtning o'zida kamerada faqat bitta gofretni tozalash mumkin. Bitta gofretni tozalash usuli ham yuqorida keltirilgan. Amaldagi tozalash usuli spinli purkash usuli hisoblanadi. Gofretni aylantirish jarayonida gofret yuzasi roliklar, cho'tkalar, nozullar va boshqalar bilan tozalanadi. Bu jarayonda gofret havoga ishqalanadi va shu bilan statik elektr ishlab chiqaradi. Statik elektr toki gofret yuzasida nuqsonlarga olib kelishi yoki bevosita qurilmaning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. Yarimo'tkazgich texnologiyasi tugunlari qanchalik baland bo'lsa, nuqsonlarni qayta ishlash talablari shunchalik yuqori bo'ladi. Shuning uchun, ilg'or yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishning DIW nam tozalash jarayonida uning jarayon talablari yuqoriroq. DIW asosan o'tkazuvchan emas va tozalash jarayonida hosil bo'lgan statik elektrni yaxshi chiqarib bo'lmaydi. Shuning uchun, ilg'or yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish jarayoni tugunlarida gofretni ifloslantirmasdan o'tkazuvchanlikni oshirish uchun odatda DIWga karbonat angidrid gazi (CO2) aralashtiriladi. Turli xil texnologik talablar tufayli ammiak gazi (NH3) bir necha hollarda DIWga aralashtiriladi.
(2) Gofret yuzasida qoldiq tozalovchi suyuqlikni tozalang. Gofret yuzasini tozalash uchun boshqa tozalash suyuqliklaridan foydalanganda, tozalash suyuqligi ishlatilgandan so'ng, gofret aylanayotganda, tozalash suyuqligining ko'p qismi tashqariga tashlangan bo'lsa-da, gofret yuzasida hali ham oz miqdorda tozalovchi suyuqlik qoladi, va gofret yuzasini tozalash uchun DIW kerak. Bu erda DIW ning asosiy vazifasi gofret yuzasida qolgan tozalash suyuqligini tozalashdir. Gofret yuzasini tozalash uchun tozalovchi suyuqlikdan foydalanish bu tozalovchi suyuqliklar gofretni hech qachon korroziyaga olib kelmaydi degani emas, lekin ularning oqish tezligi ancha past va qisqa muddatli tozalash gofretga ta'sir qilmaydi. Biroq, agar qoldiq tozalovchi suyuqlikni samarali olib tashlash mumkin bo'lmasa va qoldiq tozalash suyuqligi gofret yuzasida uzoq vaqt qolishiga ruxsat berilsa, u hali ham gofret yuzasini korroziyaga olib keladi. Bunga qo'shimcha ravishda, agar tozalash eritmasi juda kam korroziyaga uchrasa ham, gofretdagi qoldiq tozalash eritmasi hali ham ortiqcha bo'lib, bu qurilmaning yakuniy ishlashiga ta'sir qilishi mumkin. Shuning uchun, gofretni tozalash eritmasi bilan tozalagandan so'ng, qoldiq tozalash eritmasini vaqtida tozalash uchun DIW dan foydalaning.
2.2 HF tozalash texnologiyasi
Hammamizga ma'lumki, qum yadroga aylanadi. Chip bitta kristalli kremniy gofretdagi son-sanoqsiz o‘ymakorliklardan hosil bo‘lgan. Chipdagi asosiy komponent bitta kristalli kremniydir. Yagona kristalli kremniy yuzasida hosil bo'lgan tabiiy oksid qatlamini (SiO2) tozalashning eng to'g'ridan-to'g'ri va samarali usuli tozalash uchun HF (hidroflorik kislota) dan foydalanishdir. Shuning uchun aytish mumkinki, HF tozalash DIW dan keyin ikkinchi tozalash texnologiyasidir. HF tozalash yagona kristalli kremniy yuzasida tabiiy oksid qatlamini samarali ravishda olib tashlashi mumkin va tabiiy oksid qatlamining yuzasiga biriktirilgan metall ham tozalash eritmasiga eriydi. Shu bilan birga, HF ham tabiiy oksid plyonkasi shakllanishini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. Shuning uchun HF tozalash texnologiyasi ba'zi metall ionlarini, tabiiy oksid qatlamini va ba'zi nopoklik zarralarini olib tashlashi mumkin. Biroq, HF tozalash texnologiyasi ham ba'zi muqarrar muammolarga ega. Masalan, silikon gofret yuzasida tabiiy oksid qatlamini olib tashlashda, korroziyadan keyin kremniy gofret yuzasida ba'zi kichik chuqurliklar qoladi, bu esa gofret yuzasining pürüzlülüğüne bevosita ta'sir qiladi. Bundan tashqari, sirt oksidi plyonkasini olib tashlashda, HF ham ba'zi metallarni olib tashlaydi, lekin ba'zi metallar HF tomonidan korroziyaga tushishni xohlamaydi. Yarimo'tkazgich texnologiyasi tugunlarining uzluksiz rivojlanishi bilan ushbu metallarning HF tomonidan korroziyaga uchramasligi uchun talablar tobora ortib bormoqda, natijada HF tozalash texnologiyasidan foydalanish mumkin bo'lgan joylarda foydalanish mumkin emas. Shu bilan birga, tozalash eritmasiga kiradigan va tabiiy oksidli plyonka eriganligi sababli silikon gofret yuzasiga yopishib oladigan ba'zi metallar HF tomonidan osonlikcha olib tashlanmaydi, natijada ular kremniy gofreti yuzasida qoladi. Yuqoridagi muammolarga javoban ba'zi takomillashtirilgan usullar taklif qilindi. Masalan, HF konsentratsiyasini kamaytirish uchun HF ni iloji boricha suyultirish; oksidlovchini HF ga qo'shing, bu usul tabiiy oksid qatlamining yuzasiga biriktirilgan metallni samarali ravishda olib tashlashi mumkin va oksidlovchi oksidlarni hosil qilish uchun sirtdagi metallni oksidlaydi, ular kislotali sharoitda olib tashlash osonroq bo'ladi. Shu bilan birga, HF avvalgi tabiiy oksid qatlamini olib tashlaydi va oksidlovchi bitta kristalli kremniy yuzasiga metallni biriktirilishiga yo'l qo'ymaslik uchun yangi oksidli qatlam hosil qilish uchun sirtdagi yagona kristalli kremniyni oksidlaydi; HF ga anion sirt faol moddasini qo'shing, shuning uchun HF tozalash eritmasidagi yagona kristalli kremniyning yuzasi salbiy potentsial, zarrachaning yuzasi esa ijobiy potentsialdir. Anion sirt faol moddasini qo'shish silikon sirtining potentsialini va zarracha yuzasini bir xil belgiga ega bo'lishi mumkin, ya'ni zarrachaning sirt potentsiali ijobiydan salbiyga o'zgaradi, bu kremniy gofreti yuzasining salbiy potentsiali bilan bir xil belgidir, kremniy gofret yuzasi va zarrachalar yuzasi o'rtasida elektr itarish hosil bo'lishi va shu bilan zarrachalarning biriktirilishini oldini olish uchun; tozalovchi eritmada to'g'ridan-to'g'ri erigan va kremniy gofret yuzasiga biriktirilmaydigan aralashmalar bilan kompleks hosil qilish uchun HF tozalash eritmasiga komplekslashtiruvchi vositani qo'shing.
2.3 SC1 tozalash texnologiyasi
SC1 tozalash texnologiyasi gofret yuzasidan ifloslanishni olib tashlash uchun eng keng tarqalgan, arzon va yuqori samarali tozalash usuli hisoblanadi. SC1 tozalash texnologiyasi bir vaqtning o'zida organik moddalarni, ba'zi metall ionlarini va ba'zi sirt zarralarini olib tashlashi mumkin. Organik moddalarni olib tashlash uchun SC1 printsipi vodorod peroksidning oksidlovchi ta'siridan va NH4OH ning erituvchi ta'siridan organik ifloslanishni suvda eriydigan birikmalarga aylantirish va keyin ularni eritma bilan tushirishdan iborat. Oksidlovchi va kompleks hosil qiluvchi xususiyatlari tufayli SC1 eritmasi ba'zi metall ionlarini oksidlashi mumkin, bu metall ionlarini yuqori valentli ionlarga aylantiradi va keyin gidroksidi bilan reaksiyaga kirishib, eritma bilan chiqariladigan eruvchan komplekslarni hosil qiladi. Biroq, ba'zi metallar oksidlanishdan keyin hosil bo'lgan oksidlarning yuqori erkin energiyasiga ega bo'lib, ular gofret yuzasida oksidli plyonkaga oson yopishadi (chunki SC1 eritmasi ma'lum oksidlovchi xususiyatlarga ega va gofret yuzasida oksidli plyonka hosil qiladi), shuning uchun ular Al va Fe kabi metallarni olib tashlash oson emas. Metall ionlarini olib tashlashda gofret yuzasida metall adsorbsiya va desorbsiya tezligi oxir-oqibat muvozanatga erishadi. Shuning uchun, ilg'or ishlab chiqarish jarayonlarida tozalash suyuqligi metall ionlari uchun yuqori talablarga ega bo'lgan jarayonlar uchun bir marta ishlatiladi. Foydalanishdan keyin to'g'ridan-to'g'ri zaryadsizlanadi va qayta ishlatilmaydi. Maqsad, gofret yuzasidagi metallni iloji boricha yuvish uchun tozalash suyuqligidagi metall tarkibini kamaytirishdir. SC1 tozalash texnologiyasi sirt zarrachalarining ifloslanishini ham samarali ravishda olib tashlashi mumkin va asosiy mexanizm elektr tokini qaytarishdir. Bu jarayonda yaxshi tozalash effektlarini olish uchun ultratovush va megasonik tozalash amalga oshirilishi mumkin. SC1 tozalash texnologiyasi gofretning sirt pürüzlülüğüne sezilarli ta'sir ko'rsatadi. SC1 tozalash texnologiyasining gofretning sirt pürüzlülüğüne ta'sirini kamaytirish uchun mos tozalash suyuqligi komponentining nisbatini shakllantirish kerak. Shu bilan birga, past sirt tarangligi bilan tozalash suyuqligidan foydalanish zarrachalarni olib tashlash tezligini barqarorlashtirishi, yuqori olib tashlash samaradorligini saqlab turishi va gofretning sirt pürüzlülüğüne ta'sirini kamaytirishi mumkin. SC1 tozalash suyuqligiga sirt faol moddalar qo'shilishi tozalash suyuqligining sirt tarangligini kamaytirishi mumkin. Bundan tashqari, SC1 tozalash suyuqligiga xelatlash vositalarini qo'shish tozalash suyuqligidagi metallning doimiy ravishda xelat hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin, bu metallarning sirt yopishishini oldini olish uchun foydalidir.
2.4 SC2 tozalash texnologiyasi
SC2 tozalash texnologiyasi, shuningdek, ifloslanishni yaxshi olib tashlash qobiliyatiga ega bo'lgan arzon nam tozalash texnologiyasidir. SC2 juda kuchli kompleks hosil qiluvchi xususiyatlarga ega va oksidlanishdan oldin metallar bilan reaksiyaga kirishib, tozalovchi eritma bilan olib tashlanadigan tuzlar hosil qilishi mumkin. Oksidlangan metall ionlarining xlorid ionlari bilan reaksiyasi natijasida hosil bo'lgan eruvchan komplekslar ham tozalash eritmasi bilan chiqariladi. Aytish mumkinki, gofretga ta'sir qilmaslik sharti bilan SC1 tozalash texnologiyasi va SC2 tozalash texnologiyasi bir-birini to'ldiradi. Tozalash eritmasidagi metall yopishish hodisasi gidroksidi tozalash eritmasida (ya'ni SC1 tozalash eritmasi) paydo bo'lishi oson va kislotali eritmada (SC2 tozalash eritmasi) paydo bo'lishi oson emas va u metallarni olib tashlashning kuchli qobiliyatiga ega. gofret yuzasida. Biroq, Cu kabi metallar SC1 tozalashdan keyin olib tashlanishi mumkin bo'lsa-da, gofret yuzasida hosil bo'lgan tabiiy oksid plyonkasining ba'zi metall yopishish muammolari hal qilinmagan va u SC2 tozalash texnologiyasiga mos kelmaydi.
2.5 O3 ni tozalash texnologiyasi
Chip ishlab chiqarish jarayonida O3 tozalash texnologiyasi asosan organik moddalarni olib tashlash va DIWni dezinfeksiya qilish uchun ishlatiladi. O3 tozalash har doim oksidlanishni o'z ichiga oladi. Umuman olganda, O3 ba'zi organik moddalarni olib tashlash uchun ishlatilishi mumkin, ammo O3 oksidlanishi tufayli gofret yuzasida qayta cho'kish sodir bo'ladi. Shuning uchun HF odatda O3 dan foydalanish jarayonida qo'llaniladi. Bundan tashqari, O3 bilan HF dan foydalanish jarayoni ham ba'zi metall ionlarini olib tashlashi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, umuman olganda, yuqori haroratlar organik moddalar, zarralar va hatto metall ionlarini olib tashlash uchun foydalidir. Biroq, O3 tozalash texnologiyasidan foydalanganda, harorat oshishi bilan DIWda erigan O3 miqdori kamayadi. Boshqacha qilib aytganda, DIWda erigan O3 kontsentratsiyasi harorat oshishi bilan kamayadi. Shuning uchun tozalash samaradorligini oshirish uchun O3 jarayonining tafsilotlarini optimallashtirish kerak. Yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda O3 DIWni dezinfeksiya qilish uchun ham ishlatilishi mumkin, chunki ichimlik suvini tozalash uchun ishlatiladigan moddalar odatda xlorni o'z ichiga oladi, bu chip ishlab chiqarish sohasida qabul qilinishi mumkin emas. Yana bir sabab shundaki, O3 kislorodga parchalanadi va DIW tizimini ifloslantirmaydi. Shu bilan birga, DIWdagi kislorod miqdorini nazorat qilish kerak, bu yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda foydalanish talablaridan yuqori bo'lishi mumkin emas. 2.6 Organik erituvchini tozalash texnologiyasi Yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish jarayonida ko'pincha ba'zi maxsus jarayonlar ishtirok etadi. Ko'p hollarda yuqorida keltirilgan usullarni qo'llash mumkin emas, chunki tozalash samaradorligi etarli emas, yuvib bo'lmaydigan ba'zi komponentlar chizilgan va oksid plyonkalari hosil bo'lmaydi. Shuning uchun tozalash maqsadiga erishish uchun ba'zi organik erituvchilar ham qo'llaniladi.
3 Xulosa
Yarimo'tkazgichni ishlab chiqarish jarayonida tozalash jarayoni eng ko'p takrorlanadigan jarayondir. Tegishli tozalash texnologiyasidan foydalanish chip ishlab chiqarish rentabelligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Silikon gofretlarning katta o'lchamlari va qurilma konstruksiyalarining miniatyurasi bilan stacking zichligi indeksi oshadi va gofretni tozalash texnologiyasiga talablar tobora ortib bormoqda. Gofret yuzasining tozaligi, sirtning kimyoviy holati, pürüzlülüğü va oksid plyonkasi qalinligi uchun yanada qattiqroq talablar mavjud. Yetuk jarayon texnologiyasiga asoslanib, ushbu maqola ilg'or gofret ishlab chiqarishda gofretni tozalash texnologiyasini va turli xil tozalash jarayonlarini tozalash tamoyillarini taqdim etadi. Iqtisodiyot va atrof-muhitni muhofaza qilish nuqtai nazaridan gofretni tozalash texnologiyasini takomillashtirish ilg'or gofret ishlab chiqarish ehtiyojlarini yaxshiroq qondirishi mumkin.