摘要

本文介紹了半導(dǎo)體晶片加工中為顆粒去除(清洗)工藝評(píng)估而制備的受污染測(cè)試晶片老化的實(shí)驗(yàn)研究。比較了兩種晶片制備技術(shù):一種是傳統(tǒng)的濕法技術(shù)，其中裸露的硅晶片浸泡在充滿(mǎn)顆粒的溶液中，然后干燥；另一種是干法技術(shù)，其中顆粒從干燥的顆粒-氣溶膠流中沉積。晶片老化的程度通過(guò)清洗測(cè)試來(lái)量化。在顆粒沉積后的不同日子，清洗被氮化硅和鎢顆粒污染的晶片，并監(jiān)測(cè)清洗效率隨晶片儲(chǔ)存時(shí)間的變化。測(cè)試表明，與濕浸晶片相比，干沉積晶片老化很少，尤其是鎢顆粒。干法沉積工藝的低老化特性對(duì)測(cè)試的可重復(fù)性和一致性具有積極意義，這些測(cè)試涉及銅和低k電介質(zhì)等感興趣的新顆粒材料。

介紹

顆粒去除(清洗)是半導(dǎo)體晶片表面制備的一個(gè)關(guān)鍵方面。迄今為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了涉及各種機(jī)制的清潔過(guò)程]。最近已經(jīng)證明可以去除小至64和41納米的顆粒]。清洗過(guò)程的效率是通過(guò)測(cè)試來(lái)確定的，測(cè)試涉及使用各種技術(shù)制備的污染晶片。最常見(jiàn)的方法包括浸泡在含有懸浮顆粒的溶液中[7]和暴露在含有濕顆粒的氣溶膠中。最近的一種方法是將晶圓片暴露在干燥的微粒氣溶膠流中。其他新技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，但還沒(méi)有很好地建立起來(lái)。這些包括用充滿(mǎn)顆粒的溶液旋涂，暴露于污染物的飽和蒸汽，以及暴露于反應(yīng)性化學(xué)溶液。

實(shí)驗(yàn)

非金屬和金屬污染物在晶片清洗中都很重要，所以選擇氮化硅(Si3N4)和鎢(W)作為測(cè)試顆粒。通過(guò)濕浸和干沉積技術(shù)為兩種材料制備測(cè)試晶片。在顆粒沉積之前，裸露的硅(< 100> p型)晶片在酸霧處理器中清洗，以去除現(xiàn)有的污染物，并從盡可能清潔的表面開(kāi)始。表面有薄(0.8-1.0納米)氧化層的裸硅片(< 100> p型)首先在低溫動(dòng)力學(xué)清洗系統(tǒng)中清洗，以去除松散結(jié)合的污染物。晶片沒(méi)有進(jìn)行B-清洗，因?yàn)樗鼈兊谋砻嬉呀?jīng)很干凈了。這些晶片的表面特性(光滑度、氧化物厚度等))。被認(rèn)為與濕浸工藝中使用的硼清洗晶片相似。冷凍動(dòng)力學(xué)清洗后，在Tencor Surfscan 6200中掃描晶片，以確定背景粒子數(shù)。選擇低溫動(dòng)力清洗[3]作為顆粒去除工藝。在這個(gè)過(guò)程中，包括冷凍氬氮團(tuán)簇的氣溶膠射流陣列被引導(dǎo)到被污染的晶片表面上。這些簇通過(guò)沖擊和動(dòng)量傳遞去除污染物顆粒，并且被去除的污染物與排出的氣溶膠流一起從清潔室中被去除。

結(jié)果和討論

與濕法沉積的晶片相比，干法沉積的晶片對(duì)Si3N4和鎢的老化影響似乎不明顯。清洗效率值通常隨著晶片儲(chǔ)存時(shí)間而降低。

晶片老化受到許多因素的影響，包括顆粒和襯底材料特性(硬度、擴(kuò)散特性)、顆粒-晶片總接觸面積(顆粒形狀)、顆粒和晶片表面粗糙度水平、儲(chǔ)存箱中的水分和污染水平、初始顆粒沉積期間的水分和污染水平等。

結(jié)論

這項(xiàng)研究著眼于使用傳統(tǒng)的濕浸技術(shù)和新的干沉積技術(shù)制備的測(cè)試晶片的相對(duì)老化。有人指出:對(duì)于Si3N4和W，濕浸技術(shù)導(dǎo)致顯著的晶片老化，而干沉積技術(shù)導(dǎo)致Si3N4晶片接近零老化，而W晶片僅輕微老化，鎢晶片的老化通常比Si3N4晶片的老化更嚴(yán)重，特別是對(duì)于濕浸技術(shù)，較小的粒子比較大的粒子更容易老化。這種效應(yīng)在濕浸晶片中很顯著，在干沉積晶片中可以忽略。干法沉積技術(shù)的整體低老化特性可能使其成為使用銅和低介電常數(shù)電介質(zhì)等新的較軟材料進(jìn)行測(cè)試時(shí)的首選技術(shù)。

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審核編輯：符乾江