硅抛光片存储中表面起“雾”的研究

“

雾

”< /p>

是硅片存储面临的最大挑战，

“

雾

”

缺陷是可见或可印刷的晶体结构，从污染

生 长而来，已是困扰半导体业界长达

10

年以上的大问题。半导体 制造商们至今还未能提出良好的解决方

案。所以研究硅片的

“< /p>

雾

”

缺陷，并克服

“

雾

”

缺陷显得尤为迫切。从实际生 产出发，根据实验数据分析和理

论推导，建立了一个起

“

雾

”

原因基本模型，对引起

< br>“

雾

”

缺陷影响因素进行了独立 细致的分析，并在这个模

型的基础上提出了相对应的有效的解决方案。

< br>

关键词

：时间雾；携带层；

A MC

污染；温湿度

中图分类号：

TN305.2

文献标识码：

A

文章编号：

Study on the “Haze” Problem of Stored Silicon Wafer

Cheng Guoqing

(Wanxiang silicon-peak electronics Co. , Ltd, Kaihua 324300, China)

Abstract

: The “haze” appeared on the surface of silicon wafer is the key challenge in silicon storage. “Haze”

defect

is

a

visible

or

printable

crystalline

structure

for

contamination

is

a

big

problem

which

perplexes

semiconductor industry for more than ten years. However, the semiconductor producers have no good solution to

t

his problem. Therefore, it is urgent to study and solve “haze” defects, so a model of “haze” generation was built

based

on

the

theoretical

analysis

and

experimental

data,

and

every

factor

to

“haze”

problem

was

analyzed

specifically. According to this model, an effective solution was proposed.

Key

words

:

time- dependent

haze,

carrying

layer,

AMC(airborne

molecular

contamination)

pollution,

temperature and humidity

EEACC

：

2550E

0

引言

随 着集成电路的飞速发展，

特征尺寸

（

C D

）

目前已经达到了深亚微米量级，

硅 片表面上一个微小的缺

陷就可以使整个器件报废。但是一些企业就发现，检验合格的硅片 在储存一段时间后在硅片表面会出现局

部或者是全部的颜色变化的现象，本文针对这种现 象提出了一个起因模型，并讨论了预防措施和最佳的储

存方法。

硅片生产商在合格片包装后，在一定时间内对其进行检查，发现在强光灯下能发现了局部 的或者是全

部的颜色变化，在对其进行颗粒检测时会发现产生这种颜色变化的原因是一些 直径

>0.12?

m

的

LPDS(light

point

defects )

，由于这种缺陷随时间的延长而加重并且在灯光下呈雾状，我们称其为时间雾，根据造 成的

因素的不同，这种雾所表现的颜色形状都会有差别，形成的时间也有快慢之分（

24

小时

~12

个 月）

，造成

时间雾的因素多种多样，大多时候都会是几种因素一 起作用所致。本文以抛光片生产以

RCA

为清洗基础，

以下就对影响时间雾或者是导致起雾的各种因素进行分析，并相应提出各自的解决对策。

1

化学残留

由这种原因产生的起

“

雾

< br>”

的现象最为普遍，硅片表面的化学残留也是做成

“

雾

”

缺陷的最重要的因素。

在

RCA

清洗中使用的

SC1

和

SC2

，清洗完后在硅片上残留的铵 盐，氯盐，硫酸盐，和硅片亲水表面的羰

基和氢氧基发生结合，形成结晶盐

[1]

。这种现象不会马上表现在刚清洗完的硅片上。

从一定意义上讲，清洗硅片的成功取决于残留污染物和用于清洗溶液的完全去除程度 ，理论中表面的

化学品残留不会被全部清洗，不过我们应该把它减到最小或可以接受的水 平，下面我们来分析到底有什么

因素影响了有效清洗和怎样使清洗更有效。

1.1

携带层

所谓的携带层，即从药液槽向清洗槽转移时黏附在晶片表面的药液化学品薄膜。

< br>Spearow

等人给出了

携带层的厚度，

即：

h

∝（

0. 0007

）

v

2/3

其中

v

为硅片离开液体的抽取速度

图

1

显示了

20

℃去离子水情况下，

携带层厚度与抽取速度 的函数关系。

在

5cm/s

抽取速度时 相应的携

带层厚度为

20?

m

，高产量自动湿法清洗机的抽取速度为

20~60cm/s

，相应的厚度范围为

50~100?

m

[2]

。

热的水溶性化学 物品比冷的水溶性化学品的黏性要小，

粘附带出的流体减少近

5 0%

的混合液就属这种

情况。黏性化学品的携带层厚度为普通化 学品厚度的

3

倍以上，比如

H

2

SO

4

:H

2

O

2

。

1.2

离子扩散

污染物是通过边界扩散层扩散到流动的清洗水中并被冲走的。这个问题可由有限源法中的一维 扩散方

程求解：将污染物总量设为常数

M

，将

Fick

第一定律应用于这些边界条件，得到如下形式的 解：

C(x,t)=M/(πD

t< /p>

)

1/2

exp

（

-x

2

/4D

t

）

其中：

x

为清洗中两片硅片表面的距离，

D

为扩散系数在

10

-5

cm

/s

范围

15min

的清洗过程中平均扩 散长度接近

1mm

，

1.3

粒子扩散

清洗中扩散的限制效应对粒子影响是非常大的，粒子的扩散系数由

Stokes- Einstein

关系式给出：

D≈KT/3πηδ

其中