Manual de tecnología de limpieza de obleas de silicio (ciencia de materiales y tecnología de procesos)
Proceso de limpieza por plasma de la superficie de la oblea de silicio solar
El método de limpieza por plasma de partículas residuales en la superficie de la oblea de silicio, que incluye los siguientes pasos: primero realizar un proceso de lavado de gas y luego realizar el plasma gaseoso Qihui. El método de limpieza por plasma para eliminar partículas en la superficie de las obleas de silicio es fácil de controlar, limpia a fondo, no tiene residuos de reactivo y el gas de proceso no es tóxico, es de bajo costo, requiere poca mano de obra y tiene una alta eficiencia de trabajo.
Parámetros de condición de limpieza de la oblea de silicio por plasma:
1. El método de limpieza por plasma de partículas residuales en la superficie de la oblea de silicio, que incluye los siguientes pasos: primero realizar un proceso de lavado con gas y luego realizar el plasma de gas Qihui del cuerpo; el gas utilizado se selecciona de cualquiera de 02, Ar y N2; los parámetros del proceso de lavado de gas se establecen como: presión de la cámara 10-40 mTorr, flujo de gas de proceso 100-; 500 sccm, tiempo 1-5 s; inicio Los parámetros del proceso Hui se establecen de la siguiente manera: presión de la cámara 1040 militorr, flujo de gas de proceso 100-500 sccm, potencia del electrodo superior 250-400 W, tiempo 1-10 s.
2. El método de limpieza por plasma descrito en 1, caracterizado porque el gas utilizado es 02.
3. Método de limpieza por plasma, caracterizado porque los parámetros del proceso de lavado de gas se establecen como: presión de la cámara 15 militorr, flujo de gas de proceso 300 sccm, tiempo 3 s; como: La presión de la cámara es 15 mTorr, el flujo de gas de proceso es 300 sccm, la potencia del electrodo superior es 300 W y el tiempo es Ss.
4. Método de limpieza por plasma, caracterizado porque los parámetros del proceso de lavado de gas se establecen como: presión de la cámara 10-20 mTorr, flujo de gas de proceso 100-300 sccm, tiempo del proceso de ignición 1-5 s; Los parámetros del proceso se establecen de la siguiente manera: presión de la cámara 10-20 militorr, flujo de gas de proceso 100-300 sccm, potencia del electrodo superior 250-400 W, tiempo 1-5 s.
5. Método de limpieza por plasma, caracterizado porque los parámetros del proceso de lavado de gas se establecen como: presión de la cámara 15 militorr, flujo de gas de proceso 300 sccm, tiempo 3 s; como: la presión de la cámara es de 15 mTorr, el flujo de gas de proceso es de 300 sccm, la potencia del electrodo superior es de 300 W y el tiempo es Ss
Instrucciones
La limpieza con plasma implica el campo del grabado proceso y cumple plenamente con el requisito de eliminar el proceso de grabado después de la limpieza de partículas residuales en la superficie de las obleas de silicio.
Tecnología básica
Durante el proceso de grabado, las partículas provienen de muchas fuentes: los gases de grabado como Cl2, HBr, CF4, etc. son corrosivos y se formarán en el silicio después del grabado. Se produce una cierta cantidad de partículas en la superficie de la oblea; la cubierta de cuarzo de la cámara de reacción también producirá partículas de cuarzo bajo el bombardeo de plasma; el revestimiento de la cámara de reacción también producirá partículas de metal durante el proceso de grabado más largo. Las partículas que quedan en la superficie de la oblea de silicio después del grabado pueden dificultar las conexiones conductoras y provocar daños en el dispositivo. Por tanto, el control de partículas durante el proceso de grabado es importante.
Actualmente, existen dos métodos comúnmente utilizados para eliminar partículas en la superficie de las obleas de silicio: uno es la tecnología de limpieza de limpieza estándar (RCA) y el otro es la limpieza megasónica utilizando una máquina de limpieza de obleas de silicio. La mayoría de los dispositivos de limpieza utilizados en la tecnología de limpieza RCA son sistemas de limpieza por inmersión de múltiples tanques. El proceso de limpieza es: Líquido N°1 (SC-1) (NH40H H202)—, HF diluido (DHF) (HF H20)—, Líquido N°2 (SC-2) (HCl H202). Entre ellos, SC. 1 Elimina principalmente la contaminación por partículas (partículas) y también puede eliminar algunas impurezas metálicas. El principio de eliminación de partículas es: se forma una película de óxido (aproximadamente 6 nm, hidrófila) en la superficie de la oblea de silicio debido a la oxidación del H202. Esta película de óxido es corroída por el NH40H y el oxígeno ocurre inmediatamente después de la corrosión. se repiten y se adhieren al silicio. Las partículas de la superficie del chip también caen en la solución de limpieza junto con la capa de corrosión.
La película de óxido natural tiene aproximadamente 0,6 nm de espesor y no tiene nada que ver con la concentración de NH40H y H2O2 ni con la temperatura de la solución limpiadora. SC-2 es una solución ácida hecha de H202 y HCL. Tiene propiedades oxidantes y complejantes extremadamente fuertes. Puede reaccionar con metales no oxidados para formar sales, que se eliminan lavando con agua desionizada. Los iones metálicos oxidados forman el complejo soluble. la interacción con CL- también se elimina enjuagando con agua desionizada. La tecnología de limpieza RCA tiene las siguientes desventajas: requiere operación manual, la carga de trabajo es grande, el entorno operativo es peligroso, el tiempo de limpieza es largo y la eficiencia de producción es baja; puede corroer fácilmente la oblea de silicio o dejar marcas de agua, lo que afecta el rendimiento de la limpieza del dispositivo. El consumo de agente y agua ultrapurificada es alto y el costo de producción es alto, el efecto de eliminación de partículas es bueno, pero el efecto de eliminación de impurezas metálicas Al; y Fe no es bueno.
La limpieza megasónica con una máquina limpiadora de obleas de silicio consiste en adsorber la oblea de silicio en un mandril electrostático. Durante el proceso de limpieza, la oblea de silicio gira continuamente y el líquido de limpieza se rocía sobre la superficie de la oblea de silicio. Se pueden configurar diferentes velocidades de rotación y tiempos de pulverización para completar múltiples pasos de limpieza de forma continua. El proceso típico es: megasónico_amoniaco, agua oxigenada (se puede calentar)_lavado_ácido clorhídrico, agua oxigenada-lavado_megasónico y centrifugado.
Las desventajas de utilizar una máquina limpiadora de obleas de silicio para la limpieza megasónica son: solo puede limpiar una oblea y el tiempo de limpieza de una sola oblea es largo, lo que resulta en una baja eficiencia de producción y consumo de agentes de limpieza; y el agua ultrapura es grande, los costos de producción son altos.
Principio de la limpieza con plasma de partículas de la superficie de la oblea de silicio:
El principio del método de limpieza con plasma es confiar en el "efecto de activación" de las sustancias en el "estado de plasma" para lograr el propósito de eliminar partículas en la superficie de los objetos. Propósito Generalmente incluye los siguientes procesos: a. El gas inorgánico se excita al estado de plasma; b. La sustancia en fase gaseosa se adsorbe en la superficie sólida; con las moléculas de la superficie sólida para formar la fase gaseosa. e. El residuo de la reacción se separa de la superficie.
El método de limpieza con plasma incluye los siguientes pasos: primero, un proceso de purga de gas y luego la ignición. el plasma de gas. > El gas de proceso usado se selecciona de cualquiera de 02, Ar y N2. Preferiblemente, el gas de proceso usado es 02.
El método de limpieza de plasma mencionado anteriormente es protio. los parámetros del proceso de lavado del cuerpo se establecen en: presión de la cámara 10-40 mTorr, flujo de gas de proceso 100-500 sccm, tiempo 1-5 s los parámetros del proceso de cebado se establecen en: presión de la cámara 10-40 mTorr, proceso; Caudal de gas 100-500 sccm, potencia del electrodo superior 250-400 W, tiempo 1-10 s.
Preferiblemente, los parámetros del proceso de lavado de gas se establecen en: presión de la cámara 10-20 mTorr, flujo de gas de proceso. velocidad 100-300 sccm, tiempo 1-5 s; los parámetros del proceso de encendido se establecen en: presión de la cámara 10-20 mTorr, flujo de gas de proceso 100-300 sccm, potencia del electrodo superior 250-400 W, tiempo 1.Ss. >
Más preferiblemente, los parámetros del proceso de lavado de gas se establecen en: presión de la cámara 15 mTorr, flujo de gas de proceso 300 sccm, tiempo 3 s; los parámetros del proceso del proceso de cebado se establecen en: presión de la cámara 15 mTorr; flujo de gas de proceso 300 sccm, la potencia del electrodo superior es 300 W y el tiempo es Ss
Efecto después de la limpieza con plasma de la oblea de silicio:
El método de limpieza con plasma para eliminar las partículas de la superficie de la oblea de silicio. según la presente invención es fácil de controlar y la limpieza es exhaustiva, no quedan reactivos, el gas de proceso requerido no es tóxico, tiene un bajo costo, un volumen de mano de obra pequeño y una alta eficiencia de trabajo.
Explicación de la Dibujos
Figura 1 CD- Imágenes SEM (instrumento de medición de dimensiones críticas) antes y después de la limpieza con plasma;
Entre ellas, CD: Dimensiones críticas de dimensiones críticas.
Figura 2 Imágenes FE-SEM (microscopio de emisión de campo) antes y después de la limpieza del plasma;
Entre ellas, FE: emisión de campo.
Figura 3 Imágenes de partículas antes y después de la limpieza con plasma.
Después de completar el proceso de grabado de BT (paso de eliminación de la capa de óxido natural), ME (paso de grabado principal) y OE (paso de grabado excesivo), proceda inmediatamente a la máquina de grabado por plasma ICP (PM2). ) Se realiza el siguiente proceso de encendido y lavado de plasma de gas: Primero, realice el proceso de limpieza de 02 para eliminar el gas residual del paso anterior. La presión de la cámara se establece en 15 mTorr, el caudal de 02 es 300 sccm y la ventilación. el tiempo es de 3 s; luego, realice el proceso de encendido que contiene 02: la presión de la cámara se establece en 15 mTorr, el caudal de 02 es 300 sccm y la potencia del RF superior se establece en 300 W. El tiempo de iniciación es de Ss.
Mediante este proceso se eliminan eficazmente las partículas que quedan en la superficie de la oblea de silicio tras el proceso de grabado.
Después de completar el proceso de grabado de BT, ME y OE, realice inmediatamente el siguiente proceso de encendido y lavado con plasma de gas en la máquina de grabado por plasma ICP (PM2): Primero, realice el proceso de limpieza con Ar, elimine los residuos. gas del paso anterior, la presión de la cámara se establece en 10 mTorr, el caudal de Ar es 100 sccm y el tiempo de ventilación es Ss; luego, se realiza el proceso de ignición que contiene Ar: la presión de la cámara se establece en 10 mTorr; El caudal de Ar es de 100 sccm, la potencia de RF superior se establece en 400 W y el tiempo de encendido es de 10 s.
Mediante este proceso se eliminan eficazmente las partículas que quedan en la superficie de la oblea de silicio tras el proceso de grabado.
Después de completar el proceso de grabado de BT, ME y OE, realice inmediatamente el siguiente proceso de encendido y lavado con plasma de gas en la máquina de grabado por plasma ICP (PM2): Primero, realice la limpieza con N2. En el proceso, el se elimina el gas residual del paso anterior, la presión de la cámara se establece en 40 mTorr, el caudal de N2 es 500 sccm y el tiempo de ventilación es Ss; luego, se realiza el proceso de cebado que contiene N2: la presión de la cámara se establece en 40; mTorr y el caudal de N2 es de 500 sccm, la potencia de RF superior se establece en 250 W y el tiempo de encendido es de 10 s.
Utilizando este proceso, las partículas que quedan en la superficie de la oblea de silicio después del proceso de grabado se eliminan eficazmente.
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