晶圆厂污染控制
晶圆厂污染区隔离规划
晶圆厂污染区隔离规划半导体器件晶圆的生产过程中，易受外来物、灰尘粒子、金属离子等外来物的影响而破坏表面结构，这种产品特性也决定了其制造过程中必须有洁净度的要求。
同时，在半导体晶圆的测试过程中，测试间也必须置于洁净室中，洁净度的控制也同样重要，洁净车间的洁净度控制不好，会导致空气中的含尘量过高，从而导致外来物的增加，进而影响到测试的准确度、稳定性。
严重还会导致探针测试卡的损坏。
洁净车间最主要的作用就在其能控制产品（如硅芯片等）所接触之大气的洁净度及温湿度，使产品能在一个良好之环境空间中生产。
在晶圆车间中，为了解决晶圆测试中良率不佳、测试结果不稳定，探针测试卡的损毁及晶圆的报废这些问题，洁净室及辅助室的设计就该是厂区建设的首要任务之一，且严格按照行业标准规范进行《硅集成电路芯片工厂设计规范》、《建筑设计防火规范》、《电子工业洁净厂房设计规范》、《洁净厂房设计规范》等规范。
越是大的从事晶圆生产的企业对整个工厂自动化、智能化程度要求越高，所以对半导体洁净生产车间的设计师来说，动辄几百亿投资的晶圆厂区做怎样的合理规划、系统架设以提高整个洁净工厂的空间利用率、减少机台的闲置时间、提升产品的良率是他们设计的重中之重。
当然这些内容也是工厂设计定稿前需要与厂家重点探讨研究的问题。
晶圆车间对生产环境的温度、湿度、洁净度、防微振等均有着严格的控制要求，且各种配套系统繁多复杂。
合景净化工程公司工程设计师常规也会采用FAB布局设计，比如从Fab建筑布局的竖向布置、平面布置、底层柱网的确定、SB支持区的布置、新风机房的布置、建筑消防、火灾危险性分类的确定、防火分区设计、防泄爆设计、专用消防口的设置等等。
大多数FAB工厂都是四层结构，从上至下分别为：上技术夹层，洁净生产层，洁净下技术夹层和非洁净下技术夹层。
设计指标及参数要点1、因其对生产环境的恒温恒湿温控制要求很高（温度控制在22℃±1℃，相对湿度控制在43%±3%）；2、生产大环境的空气洁净等级为千级（ISO 6级）；3、光刻等特殊区域的空气净化等级十级（ISO 4级）；4、规范要求空气净化等级（ISO 1-4级）的净化室采用垂直层流：上技术夹层（送风静压箱）中的空气通过FFU（风机过滤机组）输送至洁净生产层，气流通过高架地板及华夫板孔洞送至洁净下技术夹层，再经过回风夹道中的DCC(干冷盘管)回到上技术夹层，循环往复。
半导体污染及其防治研究
湿法化学清洗主要包含溶液浸泡法、机械擦洗法、超声波清洗、兆声波清洗、旋转喷淋法等。
（1）溶液浸泡法
溶液浸泡法是将圆片浸泡在化学溶液中来达到清除表面污染的一种方法。它是湿法化学清洗中最常用的一种方法。选用不同的溶液可以达到清除圆片表面不同类型的污染杂质。通常这种方法不能彻底去净圆片表面的杂质，所以在采用浸泡的同时常辅以加热、超声、搅拌等物理措施。
半导体污染及其防治研究
赵佳焱
【理科实验班（地球系统科学与环境）171830047】
摘要：随半导体产业发展扩大，半导体圆片生产过程中各种沾污杂质问题严重影响了其质量，本文介绍了半导体生产过程中的各种杂质以及对应的去除的各种方法。同时根据半导体行业生产过程中产生的环境污染问题，提出清洁生产的预防措施。
关键词：半导体；污染；防治
因此，半导体圆片清洗工艺的一般程序为：去分子→去离子→去原子→去离子水冲洗。另外，为去除圆片表面的自然氧化层，需要增加一个稀氢氟酸浸泡步骤。
所以，清洗的思路是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。
1.3常用清洗方法
半导体圆片的清洗常采用化学方法清洗。化学清洗是指利用各种化学试剂和有机溶剂与圆片表面的杂质及油污发生化学反应或溶解作用，使杂质脱附，然后用大量高纯热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净表面的过程。化学清洗可分为湿法化学清洗和干法化学清洗，其中湿法化学清洗仍处于主导地位。
（4）兆声波清洗
兆声波清洗不但具有超声波清洗的优点，而且克服了它的不足。兆声波清洗是由高能(850 kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对圆片进行清洗。在清洗时，溶液分子在兆声波的推动下作加速运动(最大瞬时速度可达到30 cm／s)，以高速的流体波连续冲击圆片表面，使圆片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。在清洗液中加入酸性表面活性剂，一方面是通过表面活性剂吸附作用，达到去除抛光表面的颗粒和有机物的目的；另一方面通过表面活性剂鳌合作用和酸性环境，达到去除抛光片表面的金属污染的目的。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。目前兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。
半导体工艺设备污染控制
半导体工艺设备污染控制摘要：半导体被称为制造业皇冠上的明珠，半导体产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。
半导体设备的沾污的控制，直接影响到半导体前道制程的先进性，基于此方向，分享一下半导体设备沾污的来源及控制的方法。
关键词：半导体；硅片；沾污；集成电路；晶圆；缺陷；掩模板；1、引言一片硅片表面有多个微芯片，每个微芯片又有数以百万计的器件和互联线路，他们对沾污物都非常敏感。
一直以来，芯片的关键尺寸为适应更高性能和更高集成度的要求而缩小，控制晶圆表面沾污的需求变得越来越关键。
这些沾污的来源主要是由于空气和设备中存在的微粒、金属离子、化学物质、静电等，在半导体工艺制造的过程中，这些沾污会落到半导体晶片和掩模板上，不但影响器件关键尺寸的缩小，还会导致集成电路中的器件产生缺陷，影响器件工艺良率、器件性能以及可靠性，进而导致集成电路失效。
比如，尘埃粒子进入栅氧化层会增加其电导率，降低击穿电压，导致器件失效。
在光刻工艺领域，尤其是前道制程的光刻领域，如果尘埃粒子粘附在光掩模板表面，如同在掩模板上增加了不透光的图形，尘埃的形状和掩模板上的电路图形，会被一起转移到要被光刻的晶圆上，导致电路失效。
2、污染的种类半导体器件，尤其是高密度的集成电路，容易受到各种污染的损害，器件对污染的敏感度，取决于较小的特征图形尺寸和晶片表面沉积层的厚度。
在净化间内的污染大致可分为颗粒、金属离子、有机物沾污、自然氧化层以及静电释放。
颗粒污染，在半导体芯片的制造过程中，可以接收的颗粒尺寸的粗略计算法则是它必须小于最小器件特征尺寸的一半。
如果将颗粒细分，还可以分为粉尘、固态雾、烟、微生物、液态雾等。
其中粉尘来源广泛，大多是固态有机或无机物。
固态雾是固态物质经过熔融之后，在蒸发和凝结之后而形成的颗粒，与粉尘区别在于凝聚力强。
半导体工艺设备污染控制分析
半导体工艺设备污染控制分析摘要：半导体被誉为制造行业的皇冠上的珍珠，在整个信息技术行业中，它是一种战略性、基础性和先导性的行业，它的技术水准和发展规模已经变成了一个国家的工业竞争能力和综合国力的主要指标。
对半导体装置的沾染的控制，会对半导体前道制程的先进程度有很大的影响。
在这个方面，本文将与大家一起分享关于半导体设备污染的原因以及如何进行处理的办法。
关键词：半导体；设备；工艺；污染控制引言一块硅晶圆上有许多微晶圆，而每一个微晶圆上有数百万个元件及连通线，它们对尘埃均十分敏感。
随着芯片技术向更高精度、更高集成化方向发展，如何有效地抑制半导体上的杂质污染成为当前研究的热点问题。
这种污染的原因，主要是因为空气和设备中的微粒、金属离子、化学物质、静电等，在半导体工艺制造的过程中，这些沾染会落到半导体晶圆和掩模板上，不仅会对器件关键尺寸的减小造成影响，还会造成电路中的器件出现缺陷，对器件工艺良率、器件性能以及可靠性造成影响，从而造成电路故障。
一、污染的类型，特别是高密度电路的半导体元件，极易被不同的杂质所破坏，元件的杂质敏感性，依赖于更细小的特性图案的大小及晶圆上的淀积层的厚度。
在净化室中，主要有颗粒，金属离子，有机物沾污，自然氧化层，静电释放等。
微粒污染，指一种在生产半导体晶片时所能接受到的微粒大小，其大小应低于元件最小特性大小的二分之一。
若再进一步划分，又可分为粉尘，固体雾，烟雾，微生物雾，液体雾等等。
灰尘的来源很广，以固体的有机物和无机物质为主。
固体雾气是固体材料融化后，通过汽化、凝固而成的粒子，它与灰尘的不同之处，就是具有更高的粘性。
液雾是由水蒸气冷凝或化学作用生成的微小水珠。
在半导体器件生产过程中，从化学溶剂中，从不同的工艺中，提取出来的金属元素。
在半导体元件的晶圆上，对 N、 P型掺杂区以及它们的邻近区，要求具有可控的电阻率。
这种方法是有针对性地向晶片中掺入一些特殊的金属，从而达到对其电阻率的调控。
半导体晶圆测试间的洁净度控制
半导体晶圆测试间的洁净度控制作者：胡玉来源：《卷宗》2014年第07期摘要：在半导体器件晶圆的制造过程中，其易受外来物、灰尘粒子、金属离子等外来物的影响而破坏表面结构、电子特性等的产品特点决定了其制造过程必须有洁净度的要求，而经过长期的实践分析，我们发现在半导体晶圆测试的过程中，测试间也必须置于洁净室中，洁净度的控制也同样重要。
洁净室的洁净度控制不好时，会导致空气中的含尘量过高，从而导致外来物的增加，进而影响测试时的良率和稳定性甚至会导致探针测试卡的损坏。
关键字：洁净室；洁净度控制；半导体；晶圆测试；稳定性1 什么是洁净室洁净室（Clean Room），亦称无尘车间、无尘室或清净室。
洁净室的主要功能为室内污染控制，没有洁净室，污染敏感零件不可能批量生产。
洁净室是指将一定空间范围内空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计的房间。
亦即是不论外在之空气条件如何变化，其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温湿度及压力等性能之特性。
洁净室最主要之作用在于控制产品（如硅芯片等）所接触之大气的洁净度及温湿度，使产品能在一个良好之环境空间中生产、制造，此空间我们称之为洁净室。
按照国际惯例，无尘净化级别主要是根据每立方米空气中粒子直径大于划分标准的粒子数量来规定。
也就是说所谓无尘并非100%没有一点灰尘，而是控制在一个非常微量的单位上。
2 晶圆测试时常见的外来物问题当洁净室的洁净度控制没有严格按照要求执行时，我们发现在晶圆测试过程中，除了良率不佳及测试不稳定外，在探针测试卡上还经常会发现如图1、图2所示的外来物的存在，有些甚至是肉眼可见的。
这些肉眼可见的外来物，严重时甚至会导致探针测试卡的损毁、晶圆的报废，带来较大损失。
3 问题分析及改善措施针对这一问题，经过半年的数据统计，我们发现探针测试上出现过外来物共45起，几乎在所有的测试机台上都出现过这一问题，但是通过对事故高发机台及机台在测试间的位置分布的进一步分析，可以发现外来物的出现有如下规律：人员走动频繁的区域更易出现外来物。
晶圆厂安全管理制度范本
晶圆厂安全管理制度范本一、总则第一条为了保障晶圆厂的生产安全，防止事故发生，保护员工生命财产安全，维护公司稳定运营，根据国家有关法律法规，结合本厂实际情况，制定本制度。
第二条本制度适用于晶圆厂的生产安全管理工作，包括生产操作、设备维护、物料管理、环境保护、职业健康等方面。
第三条晶圆厂安全管理应当遵循以人为本、预防为主、综合治理、持续改进的原则，建立、健全安全生产责任制，确保安全生产。
第四条公司应当设立安全生产委员会，负责组织、协调、监督公司的安全生产工作，确保安全生产方针、目标的贯彻实施。
二、安全生产组织与管理第五条公司应当设立安全生产管理部门，负责组织、实施公司的安全生产管理工作，对安全生产负综合协调管理责任。
第六条各部门、车间、班组应当设立安全生产管理员，负责本部门、车间、班组的安全生产管理工作。
第七条安全生产管理员应当具备相应的安全生产知识和能力，经过培训合格后上岗。
第八条公司应当定期组织安全生产培训和演练，提高员工的安全生产意识和应急处理能力。
三、生产操作安全管理第九条员工在生产操作过程中，应当严格遵守操作规程和安全生产规定，不得违章操作。
第十条生产设备应当定期进行检查、维护、保养，确保设备安全运行。
第十一条生产物料应当妥善存放，标识清晰，防止物料混淆、变质、损坏。
第十二条生产现场应当保持整洁，通道畅通，各类警示标志设置合理。
四、环境保护与职业健康第十三条公司应当严格执行国家和地方的环境保护法律法规，防止环境污染。
第十四条公司应当加强职业健康管理工作，为员工提供安全、健康的工作环境。
第十五条员工在工作中出现职业病症状，应当及时报告公司，并接受职业病诊断和治疗。
五、事故处理与应急预案第十六条公司应当建立事故处理制度，对生产安全事故进行及时报告、调查、处理、统计和分析。
第十七条公司应当制定应急预案，明确应急组织、应急措施、应急流程等，确保在突发事件发生时迅速、有效地进行应对。
六、安全生产考核与奖惩第十八条公司应当建立安全生产考核制度，对各部门、车间、班组的安全生产情况进行定期考核。
半导体产业之-污染控制（二）
半导体产业之-污染控制（二）本节小编将为大家介绍一些由污染引起的问题和常见的一些污染源。
在上节介绍的5种污染物的影响下，将在以下3个特定的功能领域对工艺过程和器件产生影响。
它们是：1.器件工艺良品率；2.器件性能；3.器件可靠性。
下面我们逐一介绍这三个方面。
器件工艺良品率：在一个污染环境中制成的器件会引起多种问题。
污染会改变器件的尺寸，改变表面的洁净度，和造成有凹痕的表面。
在晶片生产的过程中，有一系列的质量检验和检测，它们是为检测出被污染的晶圆而特殊设计的。
高度的污染使得仅有少量的晶圆能够完成全工艺过程，从而导致成本升高。
器件性能：一个更为严重的问题是在工艺过程中漏检的小问题。
在工艺步骤中的不需要的化学物质和AMC可能改变器件尺寸或材料质量。
在晶圆中高密度的可移动离子污染物可能会改变器件的电性能。
这个问题通常是在晶圆制造工艺完成后的电测试（也成为晶圆或芯片拣选）中显现出来的。
器件可靠性：最令人担心的莫过于污染对器件可靠性的失效影响。
小剂量的污染物可能会在工艺过程中进入晶圆，而未被通常的器件测试检验出来。
然而，这些污染物会在器件内部移动，最终停留在电性敏感区域，从而引起器件失效。
这一失效模式成为航天工业和国防工业的首要关注点。
在之后的小节中，将讨论对半导体器件生产中产生影响的各类污染的来源、性质及其控制。
随着20世纪70年代LSI电路的出现，污染控制成为这一产业的基本问题。
从那时起，大量的关于污染控制的认识逐渐发展起来。
如今污染的控制本身已成为一门学科，是制造固态器件必须掌握的关键技术之一。
那么，常见的污染来源有哪些呢？污染源普通污染源净化间内的污染源是指任何影响产品生产或产品功能的一切事物。
由于固态器件的要求较高，所以就决定了它的洁净度要求远远高于大多数其他工业的洁净程度。
实际上生产期间任何与产品相接触的物质都是潜在的污染源。
主要的污染源有：1.空气；2.厂务设备；3.净化间工作人员；4.工艺使用水；5.工艺化学溶液；6.工艺化学气体；7.静电；8.工艺设备。
半导体晶圆厂洁净室气态化学污染物测试及污染源分析
46暖通空调H V&A C2021年第51卷第3期[引用本文]职远，张丁超,刘俊杰，等.半导体晶圆厂洁净室气态化学污染物测试及污染源分析[J].暖通空调.2021,51(3):46-50 A^半导体晶圆厂洁净室气态化学污染物测试及污染源分析X天津大学职远W张丁超刘俊杰A深圳市华净科技有限公司夏群艳摘要以我国某新建的半导体晶圆厂洁净室气态化学污染物测试结果为例，利用长期在 线检测和现场实测相结合的方法，完成了从建造到洁净室空态运行的全过程测试，分析了安装 化学过滤器前后、洁净室运行前室内气态化学污染状况的变化情况及环境控制效果。
并对比 了室外空气环境及运行前后污染物种类的不同，确定了洁净室不同气态化学污染物的污染源 信息。
测试发现，新风机组的化学过滤器实际去除效率仅仅达到50%，无法满足规范中70%的要求。
而微电子洁净室的酸性污染物主要来自于室外空气，氨气浓度较高，来源于室外空气和 水泥等建筑材料;凝结物的污染源主要是室内源，来自室内的装修材料、清洗剂及生产工艺材 料。
关键词洁净室在线监测污染源分析气态化学污染物化学过滤器Gaseous chemical contaminant test and pollutant source analysis of semiconductor wafer clean-roomsBy Zh丨丫u r n*，Zhong Dmgchoo, Liu Junjie and Xio QunyonA b stract T a k i n g the test results of gaseous chemical contaminants in a n e w l y built semiconductorw a f e r c l e a n-room in C h i n a as a n e x a m p l e, adopts the m e t h o d of c o m b i n i n g long-term online detection withfield m e a s u r e m e n t to analyse the c h a n g e of indoor pollution a n d e nvironmental control effect before a n dafter installing a chemical filter a n d during the span b e t w e e n building a n d running the clean-room.C o m p a r e s with the outdoor air e n v i r o n m e n t a n d the different types of contaminants before a n d afteroperation, a n d determines the source information of different gaseous chemical contaminants in the clean-r o o m.Finds that the actual r e m o v a l efficiency of the chemical filter of the o u t door air unit i s only 50%,w h i c h c an not m e e t the requirement of 70%in the specification. T h e acid contaminants in themicroelectronic cl e a n-r o o m mainly c o m e f r o m the outdoor air, while the a m m o n i a gas c o m e s f r o m theoutdoor air a n d building materials，such as cement. T h e pollution source of condensate i s mainly indoorsource, f r o m indoor decoration materials, cleaning agents a n d production process materials.Keywords clean-room, online monitoring, pollutant source analysis, gaseous chemical contaminant, chemical filter★Tianjin University, Tianjin, China〇引言随着信息技术的飞速发展，我国微电子相关的 工业洁净厂房市场规模大幅增长，从2011年的 400亿元飞速增加到2017年的1 000亿元，同比增 长了 150%，到2020年，我国微电子洁净室市场规*国家重点研发计划项目“洁净空调厂房的节能设计与关键技术设备研究”(编号：2018YFC0705203)模将超过1 400亿元[1]。
浅谈半导体洁净厂房相关控制
浅谈半导体洁净厂房相关控制摘要:洁净室在现代工业中早已被广泛应用于半导体生产、液晶萤幕生产、生化技术、生物技术、精密器械、制药、医院等行业之中，尤其以半导体晶圆制程对无尘等级的要求最高，因为现今的晶圆已经都发展到奈米级的水准，随便一粒灰尘掉落在晶圆上都可能造成整个晶圆线路的毁损，甚至导致这个晶圆必须报废。
关键词: 洁净室半导体晶圆一洁净室的起源洁净室（cleanroom）这个名词和概念源于18世纪六十年代的欧洲医学，当时的理解仅限于经喷洒消毒后可以控制创部感染率的处置室、手术室这类灭菌处理的工作环境。
在医院外科手术前，先向手术室内喷洒碳酸溶液，以控制感染，开始有了洁净室的概念现代洁净室虽然延用了这个名词，但在定义和内涵上都与原有的概念有根本的不同，现代洁净室形成一项专门技术，其历史不过只有半个多世纪。
洁净室（clean room）空气悬浮粒子浓度受控的房间。
他的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留的粒子。
室内其他相关参数如温度、湿度、压力等按照要求进行控制。
摘自洁净厂房设计规范（GB50073-2013）二、洁净室的发展第一阶段：1950年美国军工的需要；第二阶段：苏联和美国航天事业，特别是登月工程中精密机器加工和电子仪器的发展，出现了层流技术和百级洁净室；第三阶段：1970年代集成电路开始进入发展期，使得洁净室技术开始腾飞；第四阶段：1980年代大规模和超大规模集成电路的发展，带来了洁净室的要求进一步提高；第五阶段：1990年代到现在，半导体技术的进一步发展，生产线的精度进一步提高，对生产空间的技术进一步提高，同时传统领域的生物制药、精密仪器、食品加工等对洁净室要求进一步提高。
洁净室的发展阶段洁净室的应用行业三、洁净室的相关控制参数（1）洁净度（2）温度、湿度（3）噪音（4）照度（5）导电度（6）气流平行度（7）压力（8）气体分子3.1洁净室洁净度控制洁净室灰尘产生过程洁净度—微尘粒、微生物尘粒处理方式减少尘粒进入洁净室（一）去除外气引入之尘粒（二）控制正压，避免渗入尘粒之空气（三）设置Air shower，减少人员带入（四）Pass box，减少材料带入去除洁净室之尘粒（一）冲淡：以洁净空气冲淡洁净室内之尘粒（二）置换：以洁净空气置换洁净室内之尘粒尘粒处理过滤方式预滤网(Pre-filter)主要5μｍ以上之尘粒不织布, 铝质, 不锈钢中级过滤网(Middle Filter)主要5μｍ以下之尘粒玻璃纤维, 合成纤维最终过滤网(Final Filter)0.5μｍ以下之尘粒HEPA(HighEfficiencyParticulateAir Filter) 99.97% ULPA(UltraLawPenetrationAir Filter) 99.999%玻璃纤维, 合成纤维3.2 温湿度控制半导体洁净室厂房通常采用新风空调箱（Makeup Air Unit ，MAU ）+风机过滤单元（Fan Filter Unit ，FFU ）+干冷盘管（Dry Cooling Coil ，DCC ）的设计，即新风空调箱MAU 将具有一定洁净等级和温湿度的新风送到洁净室的回风通道中，与循环回风进行混合后进入洁净室吊顶上方，通过风机过滤单元FFU 后进入洁净室生产区域，从而基本达到无尘室的温湿度、洁净度及正压度的要求。
改善去胶后晶圆洁净度的措施
改善去胶后晶圆洁净度的措施去胶是晶圆制造过程中必不可少的一步，但其去除过程中容易留下一些污染物，如胶渍、纤维和微尘等，严重影响晶圆的质量和性能。
为了提高去胶后晶圆的洁净度，可采取以下措施：
1.采用高效去胶剂：选择高效去胶剂能够有效去除胶渍及杂质。
2.安装过滤系统：设置过滤系统能够有效过滤掉去胶过程中产生的微尘及纤维等杂质，提高洁净度。
3.保持清洁环境：提高厂房内的洁净度和处理设备的干净度，减少污染物的来源，保证去胶后晶圆的洁净度。
4.进行二次清洗：经过去胶处理的晶圆，还要进行二次清洗，以去除残留的杂质及化学物质。
综上所述，采取这些措施，能够有效改善晶圆去胶后的洁净度，提高产品质量和性能。
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高電壓供應之負 離子空氣淨化器
+
+
+
電暈放電
+ +
帶電晶圓
+
圖 6.13
26
晶圓廠的水
DI水系統 去離子 DI水的過濾 界達電位 細菌控制
27
超純去離子水內不可包含的污染 物
溶解之離子 有機材料 微粒 細菌 矽土 溶解之氧氣
28
水中的微粒大小
離子微粒 膠狀體 漂浮固體
病毒
熱源
細菌
膠狀矽石
閘極氧化層 Gate oxide
+
+
電子傳導
-Vs
+Vg
閘極
++++++ ++++++ ++++++
+Vd
源極
N+
汲極
N+
P 矽基板
圖 6.5
11
原生氧化層
原生氧化層沿著接觸窗的底部排列，造成介 於鎢和摻雜矽區域之間不良的電接觸
層間 介電層
層間 介電層
接觸窗於沈積鎢層之 前，便已形成此原生氧 化層
2
晶圓污染物
表面污染物
嵌進的微粒
圖 6.1
3
晶圓廠的無塵室
(Photograph courtesy of Advanced Micro Devices, main fab corridor)
照片 6.1
4
無塵室之污染源
微粒 金屬雜質 有機污染物 原生氧化物 靜電放電 (ESD)
5
微粒的相對大小
34
過濾器種類
1.微粒過濾器：如圖 6.19 之深處過濾器，可 過濾之微粒為1.5m及以上。
2.微過濾器：薄膜過濾器可將液體中之微粒 移除，可過濾之微粒範圍為0.1至1.5m。
3.超過濾器：加壓之薄膜式過濾器可阻絕之 微粒範圍為0.005至0.1m。 4.逆滲透：又稱為超級過濾器，主要是以加 壓方式將溶液通過半滲透薄膜，可阻絕微 粒與金屬離子，所隔絕微粒之大小可至 0.005m。
35
深處過濾器
遮幕
入口
過濾工具
(Used with permission of International SEMATECH)
圖 6.19
36
薄膜過濾器
薄膜
入口
密封墊圈
(Used with permission of International SEMATECH)
圖 6.20
37
生產設備之微粒污染源
19
設備廠區
無塵室之規劃 氣流原則 空氣過濾 溫度與濕度 靜電放電
20
早期無塵室的規劃
維修通道走廊
Class 10,000
Class 10,000
製造區
主Class 10,000
製造區
維修通道走廊
Class 10,000
圖 6.8
21
無塵室設計分布
維修通道走廊
排氣 通風機 供應空氣 維修區 製造區
Class 1
Class 1,000
Class 1,000
維修區
製造區
Class 1
Class 1,000
維修區
回流空氣
次廠區 其他水 電管路 及設備
圖 6.11
24
高效率微粒空氣過濾器
圖 6.12
25
以離子化空氣中和晶圓表面 上的 靜電荷
天花板過濾器
+ + + + + +
16
穿著無塵衣之技術員
無塵室服裝系統必須發揮下 列各項指標功用：
服裝內之所有污染物必須完 全隔離於無塵室 不得釋放微粒 不得存在靜電荷 不得排放化學性或生物性碎 渣
(Photo courtesy of International SEMATECH)
照片 6.3
17
適當的無塵室規定
Class 10,000
Class 1,000 Class 1,000
維 製造區 修 Class 1 區
Class 1,000
維修區
製造區
Class 1
Class 1,000
維修區
製造區
Class 1
維 修 區
主要的製造通道走廊
Class 1
Class 1,000
Class 1,000
維 製造區 修 Class 1 區
根據公司訓練所規 定模式的長袍。 確定所有面或頭部 的頭髮都有覆蓋 到。 遵守進入無塵室之 程序，如必要之空 氣浴。
恰當的無塵室批准的 服裝使此產品避免與 人類連繫的污染。 排除污染物的來源。
不要暴露臉部或頭部的頭髮。
進入無塵室後不要打開任何門，直到所 有程序完成。
空氣浴可以移除污染 物質；但由於具有傳 播污染的問題，所以 許多公司停止使用此 一程序。 排除污染物的來源。
表 6.5
化學式 H2SO4/H2O2/H2O NH4OH/H2O2/H2 O NH4OH/H2O2/H2 O HCl/H2O2/H2O H2SO4/H2O2 HF/H2O HF/H2O NH4F/HF/H2O
應做 僅批准的人員被允 許在無塵室裡。 僅將必需品帶入無 塵室。 不應做 沒有適當的訓練人員是不被允許使用無 塵室。無塵室主管具決定權。 不准攜帶化妝品、煙草產品、手帕、衛 生紙、食物、飲料、糖果、木製／機械 的鉛筆或鋼筆、香水、古龍水、手錶、 珠寶、卡式隨身聽、電話、傳呼器、照 相機、收錄音機、橡皮糖、梳子、髮 梳、紙板或未經無塵室允許的紙張、藍 圖、操作手冊或指導印刷品。 在無塵室裡不允許露出便服。 為什麼？ 批准的人須熟悉許多 無塵室操作的嚴格要 求限制。 排除污染物的來源。
13
污染的來源與控制
於晶圓廠內之7種污染來源如下:
空氣 人體 廠區 水 製程化學 製程氣體
生產設備
表 6.1
14
聯邦標準209E：空中傳播的微粒潔淨 度等級
微粒/ft 級數 1 10 100 1,000 10,000 100,000 0.1 m
3.50 x 10 3.50 x 10
2
3
0.2 m
經由製程工具晶 圓上之微粒增加
晶圓通過製程工 具後之微粒數
圖 6.4
9
典型的金屬雜質元素
重金屬
鐵 (Fe) 銅 (Cu) 鋁 (Al) 鉻 (Cr) 鎢 (W) 鈦 (Ti)
表 6.1
鹼金屬
鈉 (Na) 鉀 (K) 鋰 (Li)
10
移動性離子污染物改變臨界 電壓 離子污染物改變電晶體之電特性
+ + + + + + + + 多晶矽 Polysilicon + + + + + +
黏土、泥沙
0.0001 0.001 0.01 0.1 1
酵母
10
100
微米
圖 6.14
29
去離子水的初級和精緻過濾 循環
HCl
pH調節裝置
逆滲透薄膜 匣式 過濾器 幫浦 都市水 來自晶圓廠 的回收水 初級過濾循環 (離子交換迴路) 碳過 濾器 混合層 交換 陰離子 交換 陽離子 交換 RO水 貯存區
矽中主動區
鎢插塞
氧化層隔離 電性接觸
圖 6.6
12
被帶電晶圓吸引的微粒
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 圖 6.7
表 6.2
15
人活動所做出的微粒
微粒來源 靜止 (坐下或站立) 移動手臂、身驅、頸和頭 一小時走 2 英里 一小時 3.5 英里 最乾淨的皮膚 (每平方英尺) 微粒的平均數 每分鐘 > 0.3m
100,000 500,000 5,000,000 7,500,000 10,000,000
表 6.3
Class 1,000
維修區
製造區
Class 1
Class 1,000
維修區
製造區
Class 1
維 修 區
維修通道走廊
Class 10,000
圖 6.9
22
層流
HEPA 過濾器
空氣紊流
穿越地板排 孔之層流
圖 6.10
層流移除微粒污染 物且將其排除，但 機台影響正常層流 狀態，導致紊流出 現
23
晶圓廠空氣處理系統
(Photograph courtesy of Applied Materials)
照片 6.4
44
晶圓的濕式清潔法
濕式清潔法概要 濕式清潔法設備 其他之清潔法
45
晶圓濕式清潔法
•RCA 清潔
–標準清潔液 1 (SC-1) –標準清潔液 2 (SC-2)
•改良式 RCA清潔
–Piranha混合溶液 –最後步驟的氫氟酸 –化學氣相清潔
排氣
(Used with permission from Applied Materials, Inc.)
圖 6.24
42
微環境定理
HEPA過濾器
迷你環境 反應室 Class 1
製造區 製程 設備 裝/卸載 介面
圖 6.25
Class 1,000
SMIF晶圓盒(Class 1 或更好)
43
隔板安裝之SMIF晶圓盒
7.70 7.50 x 10 7.50 x 102