뉴스 - 웨이퍼 표면 오염 및 검출방법

청결함웨이퍼 표면후속 반도체 공정 및 제품의 인증률에 큰 영향을 미칠 것입니다. 모든 수율 손실의 최대 50%는 다음으로 인해 발생합니다.웨이퍼 표면오염.

장치의 전기적 성능이나 장치 제조 공정에 통제할 수 없는 변화를 일으킬 수 있는 물체를 총칭하여 오염물질이라고 합니다. 오염 물질은 웨이퍼 자체, 클린룸, 공정 도구, 공정 화학 물질 또는 물에서 발생할 수 있습니다.웨이퍼오염은 일반적으로 육안 관찰, 공정 검사 또는 최종 장치 테스트에서 복잡한 분석 장비를 사용하여 감지할 수 있습니다.

▲실리콘 웨이퍼 표면의 오염물질 | 이미지 소스 네트워크

오염 분석 결과는 오염 정도와 유형을 반영하는 데 사용될 수 있습니다.웨이퍼특정 공정 단계, 특정 기계 또는 전체 공정에서. 검출방법의 분류에 따르면,웨이퍼 표면오염은 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.

금속 오염

금속으로 인한 오염은 다양한 정도의 반도체 장치 결함을 일으킬 수 있습니다.
알칼리 금속 또는 알칼리 토금속(Li, Na, K, Ca, Mg, Ba 등)은 pn 구조에서 누설 전류를 유발할 수 있으며, 이는 결국 산화물의 항복 전압으로 이어집니다. 전이 금속 및 중금속(Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb 등) 오염으로 인해 캐리어 수명 주기가 단축되고 구성 요소의 서비스 수명이 단축되거나 구성 요소가 작동할 때 암전류가 증가할 수 있습니다.

금속 오염을 검출하는 일반적인 방법은 전반사 X선 형광, 원자 흡수 분광법 및 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)입니다.

▲ 웨이퍼 표면 오염 | 리서치게이트

금속 오염은 세정, 에칭, 리소그래피, 증착 등에 사용되는 시약이나 오븐, 반응기, 이온 주입 등과 같은 공정에 사용되는 기계에서 발생하거나 부주의한 웨이퍼 취급으로 인해 발생할 수 있습니다.

입자 오염

실제 재료 침전물은 일반적으로 표면 결함으로 인해 산란된 빛을 감지하여 관찰됩니다. 따라서 입자오염에 대한 보다 정확한 학명은 광점결함이다. 입자 오염은 에칭 및 리소그래피 공정에서 차단 또는 마스킹 효과를 유발할 수 있습니다.

필름 성장 또는 증착 중에 핀홀과 미세공극이 생성되며, 입자가 크고 전도성이 있는 경우 단락이 발생할 수도 있습니다.

▲ 파티클 오염의 형성 | 이미지 소스 네트워크

작은 입자 오염으로 인해 사진 석판술과 같이 표면에 그림자가 생길 수 있습니다. 포토마스크와 포토레지스트 층 사이에 큰 입자가 있으면 접촉 노출의 분해능이 저하될 수 있습니다.

또한 이온주입이나 건식식각 시 가속된 이온을 차단할 수 있습니다. 입자가 필름으로 둘러싸여 있을 수도 있으므로 융기 및 융기가 발생할 수 있습니다. 후속 증착 층은 이러한 위치에 균열이 생기거나 축적에 저항하여 노출 중에 문제를 일으킬 수 있습니다.

유기 오염

탄소를 함유한 오염물질과 C와 관련된 결합 구조를 유기 오염이라고 합니다. 유기 오염물질은 제품에 예상치 못한 소수성을 유발할 수 있습니다.웨이퍼 표면, 표면 거칠기 증가, 흐릿한 표면 생성, 에피택셜 층 성장 방해, 오염 물질을 먼저 제거하지 않으면 금속 오염의 세척 효과에 영향을 미칩니다.

이러한 표면 오염은 일반적으로 열 탈착 MS, X선 광전자 분광법 및 Auger 전자 분광법과 같은 장비로 감지됩니다.

▲이미지 소스 네트워크

가스 오염 및 수질 오염

분자 크기에 따른 대기 분자 및 수질 오염은 일반적으로 일반 고효율 미립자 공기(HEPA) 또는 초저침투 공기 필터(ULPA)로는 제거되지 않습니다. 이러한 오염은 일반적으로 이온 질량 분석법과 모세관 전기영동을 통해 모니터링됩니다.

일부 오염 물질은 여러 범주에 속할 수 있습니다. 예를 들어 입자는 유기 물질이나 금속 물질 또는 둘 다로 구성될 수 있으므로 이러한 유형의 오염은 다른 유형으로 분류될 수도 있습니다.

▲기체 분자 오염물질 | 아이오니콘

또한, 웨이퍼 오염은 오염원의 크기에 따라 분자 오염, 입자 오염, 공정 유래 잔해 오염으로 분류되기도 합니다. 오염 입자의 크기가 작을수록 제거가 더 어렵습니다. 오늘날 전자 부품 제조에서 웨이퍼 세척 절차는 전체 생산 공정의 30~40%를 차지합니다.