Résumé: Kòm gwosè a nan tranzistò kontinye ap retresi, pwosesis fabrikasyon wafer la vin de pli zan pli konplèks, ak kondisyon yo pou teknoloji netwayaj mouye semi-conducteurs yo ap vin pi wo ak pi wo. Ki baze sou tradisyonèl teknoloji netwayaj semi-conducteurs, papye sa a prezante teknoloji netwayaj wafer nan manifakti semi-conducteurs avanse ak prensip netwayaj nan pwosesis netwayaj divès kalite. Soti nan pèspektiv nan ekonomi ak pwoteksyon anviwònman an, amelyore teknoloji pwosesis netwayaj wafer ka pi byen satisfè bezwen yo nan manifakti avanse wafer.
0 Entwodiksyon Pwosesis netwayaj la se yon lyen enpòtan nan tout pwosesis fabrikasyon semi-conducteurs la epi li se youn nan faktè enpòtan ki afekte pèfòmans ak rannman aparèy semi-conducteurs yo. Nan pwosesis fabrikasyon chip la, nenpòt kontaminasyon ka afekte pèfòmans nan aparèy semi-conducteurs e menm lakòz echèk [1-2]. Se poutèt sa, yon pwosesis netwayaj obligatwa anvan ak apre prèske chak pwosesis nan fabrikasyon chip pou retire kontaminan sifas yo epi asire pwòpte sifas wafer la, jan yo montre nan Figi 1. Pwosesis netwayaj la se pwosesis ki gen pwopòsyon ki pi wo nan pwosesis fabrikasyon chip la. , kontablite pou apeprè 30% nan tout pwosesis manifakti chip.
Ak devlopman nan sikui entegre ultra-gwo-echèl, nœuds pwosesis chip yo te antre nan 28nm, 14nm ak menm plis avanse nœuds, entegrasyon an te kontinye ogmante, lajè liy lan te kontinye diminye, ak koule nan pwosesis te vin pi konplèks [ 3]. Manifakti avanse chip node pi sansib a kontaminasyon, ak netwayaj kontaminasyon anba kondisyon ti gwosè pi difisil, sa ki mennen nan yon ogmantasyon nan etap pwosesis netwayaj, fè pwosesis netwayaj la pi konplèks, pi enpòtan ak pi difisil [4-5] . Pwosesis netwayaj pou chips 90nm se apeprè 90 etap, e pwosesis netwayaj pou chips 20nm rive nan 215 etap. Kòm manifakti chip antre nan 14nm, 10nm ak menm pi wo nœuds, kantite pwosesis netwayaj yo ap kontinye ogmante, jan yo montre nan Figi 2.
1 Entwodiksyon nan pwosesis netwayaj semi-conducteurs
Pwosesis netwayaj refere a pwosesis pou retire enpurte sou sifas wafer la atravè tretman chimik, gaz ak metòd fizik. Nan pwosesis fabrikasyon semi-conducteurs, enpurte tankou patikil, metal, matyè òganik, ak kouch oksid natirèl sou sifas wafer la ka afekte pèfòmans, fyab ak menm sede nan aparèy semi-conducteurs [6-8].
Pwosesis netwayaj la ka di ke yo dwe yon pon ant pwosesis yo divès kalite manifakti wafer. Pou egzanp, pwosesis netwayaj la itilize anvan pwosesis la kouch, anvan pwosesis la fotolitografi, apre pwosesis la grave, apre pwosesis la fanm k'ap pile mekanik, e menm apre pwosesis la implantation ion. Pwosesis netwayaj la ka apeprè divize an de kalite, sètadi netwayaj mouye ak netwayaj sèk.
1.1 Netwayaj mouye
Netwayaj mouye se sèvi ak solvang chimik oswa dlo deyonize pou netwaye wafer la. Dapre metòd pwosesis la, netwayaj mouye ka divize an de kalite: metòd imèsyon ak metòd flite, jan yo montre nan Figi 3. Metòd imèsyon an se plonje wafer la nan yon tank veso plen ak solvang chimik oswa dlo deyonize. Metòd imèsyon an se yon metòd lajman itilize, espesyalman pou kèk nœuds relativman matirite. Metòd flite a se flite solvang chimik oswa dlo deyonize sou wafer la wotasyon pou retire enpurte. Metòd imèsyon an ka trete plizyè wafer an menm tan, pandan y ap metòd flite a ka sèlman trete yon wafer nan yon moman nan yon chanm opere. Ak devlopman nan teknoloji, kondisyon yo pou netwaye teknoloji yo ap vin pi wo ak pi wo, ak itilizasyon metòd la flite ap vin pi plis ak plis gaye.
1.2 Netwayaj sèk
Kòm non an implique, netwayaj sèk se yon pwosesis ki pa sèvi ak solvang chimik oswa dlo deyonize, men sèvi ak gaz oswa plasma pou netwaye. Avèk pwogrè kontinyèl nan nœuds teknoloji, kondisyon yo pou pwosesis netwayaj yo ap vin pi wo ak pi wo [9-10], ak pwopòsyon itilizasyon an ap ogmante tou. Likid dechè ki te pwodwi pa netwayaj mouye ap ogmante tou. Konpare ak netwayaj mouye, netwayaj sèk gen gwo depans envestisman, operasyon ekipman konplèks, ak kondisyon netwayaj pi sevè. Sepandan, pou retire kèk matyè òganik ak nitrur ak oksid, netwayaj sèk gen pi wo presizyon ak rezilta ekselan.
2 Teknoloji netwayaj mouye nan fabrikasyon semi-conducteurs Dapre diferan konpozan nan likid netwayaj la, yo montre teknoloji netwayaj mouye yo souvan itilize nan fabrikasyon semi-conducteurs nan Tablo 1.
2.1 DIW netwayaj teknoloji
Nan pwosesis netwayaj mouye nan fabrikasyon semi-conducteurs, likid netwayaj ki pi souvan itilize se dlo deyonize (DIW). Dlo gen anyon kondiktif ak kasyon. Dlo deyonize retire iyon yo kondiktif nan dlo, fè dlo a fondamantalman ki pa kondiktif. Nan fabrikasyon semi-conducteurs, li absoliman pa pèmèt yo sèvi ak dlo anvan tout koreksyon dirèkteman. Sou yon bò, kasyon yo ak iyon nan dlo a anvan tout koreksyon pral kontamine estrikti nan aparèy nan wafer la, ak nan lòt men an, li ka lakòz pèfòmans nan aparèy la devye. Pou egzanp, dlo a anvan tout koreksyon ka reyaji ak materyèl la sou sifas la nan wafer a korode, oswa fòme korozyon batri ak kèk metal sou wafer la, epi li ka lakòz tou yon chanjman dirèk nan rezistans sifas la nan wafer la, sa ki lakòz yon siyifikatif. diminisyon nan rannman an nan wafer la oswa menm dirèk degoute. Nan pwosesis netwayaj mouye nan fabrikasyon semi-conducteurs, gen de aplikasyon prensipal nan DIW.
(1) Sèlman sèvi ak DIW pou netwaye sifas wafer la. Gen diferan fòm tankou woulèt, bwòs oswa bouch, ak objektif prensipal la se netwaye kèk enpurte sou sifas la wafer. Nan pwosesis fabrikasyon semi-conducteurs avanse, metòd netwayaj la se prèske toujou yon sèl metòd wafer, se sa ki, se sèlman yon wafer ka netwaye nan yon chanm nan menm tan an. Metòd pou netwaye yon wafer sèl tou prezante pi wo a. Metòd netwayaj yo itilize se metòd espre vire. Pandan wotasyon wafer la, sifas wafer la netwaye pa woulèt, bwòs, ajutaj, elatriye. Nan pwosesis sa a, wafer la pral fwote kont lè a, kidonk jenere elektrisite estatik. Elektrisite estatik ka lakòz domaj sou sifas wafer la oswa dirèkteman lakòz echèk aparèy. Pi wo ne teknoloji semi-conducteurs, se pi wo kondisyon yo pou manyen defo. Se poutèt sa, nan pwosesis netwayaj mouye DIW nan manifakti semi-conducteurs avanse, kondisyon pwosesis li yo pi wo. DIW se fondamantalman ki pa kondiktif, ak elektrisite estatik ki te pwodwi pandan pwosesis netwayaj la pa ka byen lage. Se poutèt sa, nan nœuds avanse pwosesis manifakti semi-conducteurs, yo nan lòd yo ogmante konduktivite san yo pa kontamine wafer la, gaz gaz kabonik (CO2) anjeneral melanje nan DIW. Akòz kondisyon diferan pwosesis, gaz amonyak (NH3) melanje nan DIW nan kèk ka.
(2) Netwaye likid netwayaj rezidyèl la sou sifas wafer la. Lè w ap itilize lòt likid netwayaj pou netwaye sifas la wafer, apre yo fin itilize likid netwayaj la, kòm wafer la wotasyon, byenke pi fò nan likid netwayaj la te jete deyò, ap toujou gen yon ti kantite likid netwayaj ki rete sou sifas la wafer, ak DIW nesesè pou netwaye sifas wafer la. Fonksyon prensipal DIW isit la se netwaye likid netwayaj rezidyèl sou sifas wafer la. Sèvi ak netwayaj likid pou netwaye sifas la wafer pa vle di ke likid netwayaj sa yo pa janm pral korode wafer la, men pousantaj grave yo se byen ba, ak netwayaj kout tèm pa pral afekte wafer la. Sepandan, si likid netwayaj rezidyèl la pa ka efektivman retire ak likid netwayaj rezidyèl la pèmèt yo rete sou sifas la wafer pou yon tan long, li pral toujou korode sifas la wafer. Anplis de sa, menm si solisyon an netwayaj korode anpil ti kras, solisyon an netwayaj rezidyèl nan wafer la toujou redondants, ki gen anpil chans pou afekte pèfòmans final la nan aparèy la. Se poutèt sa, apre w fin netwaye wafer la ak solisyon netwayaj la, asire w ke ou sèvi ak DIW pou netwaye solisyon netwayaj rezidyèl la nan tan.
2.2 HF netwayaj teknoloji
Kòm nou tout konnen, sab rafine nan yon nwayo. Se chip la ki fòme pa skultur inonbrabl sou yon sèl wafer Silisyòm kristal. Eleman prensipal la sou chip la se yon sèl kristal Silisyòm. Fason ki pi dirèk ak efikas pou netwaye kouch oksid natirèl (SiO2) ki fòme sou sifas yon sèl kristal Silisyòm se sèvi ak HF (asid fluoridrik) pou netwaye. Se poutèt sa, li ka di ke netwayaj HF se teknoloji netwayaj la dezyèm sèlman DIW. Netwayaj HF ka efektivman retire kouch oksid natirèl la sou sifas yon sèl Silisyòm kristal, ak metal la tache ak sifas kouch oksid natirèl la pral fonn tou nan solisyon netwayaj la. An menm tan an, HF kapab tou efektivman anpeche fòmasyon nan fim oksid natirèl. Se poutèt sa, teknoloji netwayaj HF ka retire kèk iyon metal, kouch oksid natirèl ak kèk patikil enpurte. Sepandan, teknoloji netwayaj HF tou gen kèk pwoblèm inevitab. Pou egzanp, pandan y ap retire kouch oksid natirèl la sou sifas wafer Silisyòm lan, kèk ti twou yo pral kite sou sifas wafer Silisyòm apre yo fin korode, ki afekte dirèkteman brutality sifas wafer la. Anplis de sa, pandan y ap retire fim nan oksid sifas, HF pral tou retire kèk metal, men kèk metal pa vle korode pa HF. Avèk pwogrè kontinyèl nan nœuds teknoloji semi-conducteurs, kondisyon pou metal sa yo pa korode pa HF yo ap vin pi wo ak pi wo, sa ki lakòz teknoloji netwayaj HF a pa kapab itilize nan kote li te kapab itilize. An menm tan an, kèk metal ki antre nan solisyon netwayaj la ak konfòme yo ak sifas la nan wafer Silisyòm lan kòm fim nan oksid natirèl fonn yo pa fasil retire pa HF, sa ki lakòz yo rete sou sifas la nan wafer nan Silisyòm. An repons a pwoblèm ki anwo yo, yo te pwopoze kèk metòd amelyore. Pou egzanp, delye HF otank posib pou diminye konsantrasyon HF; ajoute oksidan nan HF, metòd sa a ka efektivman retire metal la tache ak sifas la nan kouch oksid natirèl la, ak oksidan an pral oksidan metal la sou sifas la yo fòme oksid, ki pi fasil yo retire anba kondisyon asid. An menm tan an, HF pral retire kouch oksid natirèl anvan an, ak oksidan an pral oksidan Silisyòm kristal sèl la sou sifas la pou fòme yon nouvo kouch oksid pou anpeche metal la tache ak sifas Silisyòm kristal sèl la; ajoute surfactant anionik nan HF, se konsa ke sifas la nan Silisyòm nan kristal sèl nan solisyon an netwayaj HF se potansyèl negatif, ak sifas la nan patikil la se potansyèl pozitif. Ajoute surfactant anionik ka fè potansyèl sifas Silisyòm lan ak sifas patikil la gen menm siy, se sa ki, potansyèl sifas patikil la chanje soti nan pozitif nan negatif, ki se menm siy ak potansyèl negatif sifas Silisyòm wafer la, se konsa ke repouse elektrik la pwodwi ant sifas la wafer Silisyòm ak sifas la patikil, kidonk anpeche atachman nan patikil; ajoute ajan konplèks nan solisyon an netwayaj HF yo fòme yon konplèks ak enpurte, ki se dirèkteman fonn nan solisyon an netwayaj epi yo pa pral tache nan sifas la wafer Silisyòm.
2.3 SC1 netwayaj teknoloji
Teknoloji netwayaj SC1 se metòd netwayaj ki pi komen, pri ki ba ak efikasite segondè pou retire kontaminasyon nan sifas wafer la. Teknoloji netwayaj SC1 ka retire matyè òganik, kèk iyon metal ak kèk patikil sifas an menm tan. Prensip SC1 pou retire matyè òganik yo se sèvi ak efè oksidasyon oksijene idwojèn ak efè dissolution NH4OH pou vire kontaminasyon òganik nan konpoze dlo-idrosolubl, ak Lè sa a, dechaje yo ak solisyon an. Akòz pwopriyete oksidan ak konplèks li yo, solisyon SC1 ka oksidasyon kèk iyon metal, vire iyon metal sa yo nan iyon wo-valent, ak Lè sa a, plis reyaji ak alkali yo fòme konplèks idrosolubl ki egzeyate ak solisyon an. Sepandan, kèk metal yo gen gwo enèji gratis nan oksid ki te pwodwi apre oksidasyon, ki fasil pou konfòme yo ak fim nan oksid sou sifas la wafer (paske solisyon SC1 gen sèten pwopriyete oksidan epi yo pral fòme yon fim oksid sou sifas la wafer), kidonk yo ye. pa fasil yo dwe retire, tankou metal tankou Al ak Fe. Lè w retire iyon metal, pousantaj adsorption metal ak desorption sou sifas wafer la pral evantyèlman rive nan yon balans. Se poutèt sa, nan pwosesis manifakti avanse, likid netwayaj la itilize yon fwa pou pwosesis ki gen gwo kondisyon pou iyon metal. Li se dirèkteman egzeyate apre yo fin itilize epi yo pa pral itilize ankò. Objektif la se diminye kontni an metal nan likid netwayaj la pou lave metal la sou sifas la wafer otank posib. Teknoloji netwayaj SC1 kapab tou efektivman retire kontaminasyon patikil sifas yo, ak mekanis prensipal la se repouse elektrik. Nan pwosesis sa a, netwayaj ultrasons ak megasonik ka fèt pou jwenn pi bon efè netwayaj. Teknoloji netwayaj SC1 pral gen yon enpak siyifikatif sou brutality sifas wafer la. Yo nan lòd yo diminye enpak la nan teknoloji netwayaj SC1 sou brutality sifas la nan wafer la, li nesesè fòmile yon rapò apwopriye netwayaj eleman likid. An menm tan an, itilizasyon likid netwayaj ak tansyon sifas ki ba ka estabilize pousantaj retire patikil la, kenbe yon efikasite retire segondè, epi redwi enpak la sou sifas iradite wafer la. Ajoute surfactants nan likid netwayaj SC1 ka diminye tansyon sifas likid netwayaj la. Anplis de sa, ajoute ajan chelating nan likid netwayaj SC1 ka lakòz metal la nan likid netwayaj la kontinyèlman fòme chelate, ki se benefisye anpeche Adhesion sifas metal yo.
2.4 SC2 netwayaj teknoloji
Teknoloji netwayaj SC2 se tou yon teknoloji netwayaj mouye pri ki ba ak bon kapasite pou retire kontaminasyon. SC2 gen pwopriyete konplèks trè fò epi li ka reyaji ak metal anvan oksidasyon pou fòme sèl, ki retire ak solisyon netwayaj la. Konplèks yo idrosolubl ki te fòme pa reyaksyon an nan iyon metal oksidize ak iyon klori yo pral tou retire ak solisyon an netwayaj. Li ka di ke anba kondisyon pou pa afekte wafer la, teknoloji netwayaj SC1 ak teknoloji netwayaj SC2 konplete youn ak lòt. Fenomèn adezyon metal la nan solisyon netwayaj la fasil pou rive nan solisyon netwayaj alkalin (ki se, solisyon netwayaj SC1), epi li pa fasil pou rive nan solisyon asid (solisyon netwayaj SC2), epi li gen yon gwo kapasite pou retire metal yo. sou sifas wafer la. Sepandan, byenke metal tankou Cu ka retire apre netwayaj SC1, gen kèk pwoblèm adezyon metal nan fim nan oksid natirèl ki te fòme sou sifas la wafer pa te rezoud, epi li pa apwopriye pou teknoloji netwayaj SC2.
2.5 O3 netwayaj teknoloji
Nan pwosesis fabrikasyon chip, teknoloji netwayaj O3 se sitou itilize pou retire matyè òganik ak dezenfekte DIW. Netwayaj O3 toujou enplike oksidasyon. Anjeneral pale, O3 ka itilize pou retire kèk matyè òganik, men akòz oksidasyon O3, redepozisyon ap fèt sou sifas wafer la. Se poutèt sa, HF jeneralman itilize nan pwosesis pou yo sèvi ak O3. Anplis de sa, pwosesis pou itilize HF ak O3 kapab tou retire kèk iyon metal. Li ta dwe remake ke, an jeneral, pi wo tanperati yo benefisye pou retire matyè òganik, patikil e menm iyon metal. Sepandan, lè w ap itilize teknoloji netwayaj O3, kantite O3 ki fonn nan DIW ap diminye lè tanperati a ap ogmante. Nan lòt mo, konsantrasyon nan O3 fonn nan DIW ap diminye kòm tanperati a ogmante. Se poutèt sa, li nesesè pou optimize detay pwosesis O3 pou maksimize efikasite netwayaj la. Nan fabrikasyon semi-conducteurs, O3 ka itilize tou pou dezenfekte DIW, sitou paske sibstans ki sou yo itilize pou pirifye dlo pou bwè jeneralman gen klò, ki pa akseptab nan jaden an nan manifakti chip. Yon lòt rezon se ke O3 pral dekonpoze nan oksijèn epi li pa pral polye sistèm DIW la. Sepandan, li nesesè pou kontwole kontni oksijèn nan DIW, ki pa ka pi wo pase kondisyon pou itilize nan fabrikasyon semi-conducteurs. 2.6 Teknoloji netwayaj sòlvan òganik Nan pwosesis fabrikasyon semi-conducteurs, gen kèk pwosesis espesyal ki enplike souvan. Nan anpil ka, metòd yo prezante pi wo a pa ka itilize paske efikasite netwayaj la pa ase, kèk eleman ki pa ka lave yo grave, epi fim oksid yo pa ka pwodwi. Se poutèt sa, gen kèk solvang òganik yo itilize tou pou reyalize objektif netwayaj la.
3 Konklizyon
Nan pwosesis fabrikasyon semi-conducteurs, pwosesis netwayaj la se pwosesis ki gen plis repetisyon yo. Itilize nan teknoloji netwayaj apwopriye ka anpil amelyore sede nan fabrikasyon chip. Avèk gwo gwosè Silisyòm wafers ak miniaturizasyon estrikti aparèy, endèks dansite anpile ogmante, ak kondisyon pou teknoloji netwayaj wafer yo ap vin pi wo ak pi wo. Gen kondisyon pi sevè pou pwòpte sifas wafer, eta chimik sifas la, brutality ak epesè fim oksid la. Ki baze sou teknoloji pwosesis ki gen matirite, atik sa a prezante teknoloji netwayaj wafer nan manifakti avanse wafer ak prensip netwayaj divès pwosesis netwayaj. Soti nan pèspektiv nan ekonomi ak pwoteksyon anviwònman an, amelyore teknoloji pwosesis netwayaj wafer ka pi byen satisfè bezwen yo nan manifakti avanse wafer.