第4章 半导体制造中的沾污控制

半导体超洁净流控技术关于半导体超洁净流控技术的相关信息，我会帮您撰写一篇 2000 字的文章。

文章主要包括以下几个方面：1. 半导体超洁净流控技术的定义和背景2. 技术原理和关键技术3. 技术在半导体制造中的应用4. 技术的发展趋势及市场前景以下是文章的开头部分：半导体超洁净流控技术（Semiconductor Ultra Clean Flow Control Technology）是指在半导体制造过程中，通过利用流体控制技术，实现对气体、液体等介质的高纯度、高精密度控制，以确保半导体生产过程中的洁净度和稳定性。

随着半导体工艺的不断革新和升级，超洁净流控技术在半导体制造领域发挥着越来越重要的作用。

技术原理和关键技术半导体超洁净流控技术的核心原理在于对流体介质进行严格控制，以确保在半导体生产过程中介质的纯度和浓度符合要求。

该技术主要包括以下几个方面的关键技术：1. 高精度流量控制技术：通过先进的流量计和流量控制阀，实现对介质流动的精确控制，确保在制造过程中所需的介质流量和压力稳定可控。

2. 高纯度介质输送技术：采用高纯度介质输送管路和接头，有效避免外界对介质的污染，保证介质的高纯度输送。

3. 高效过滤技术：通过高效过滤器和过滤介质，对介质中的微小杂质和颗粒进行有效过滤，确保介质的纯净度。

4. 精密混合技术：针对需要的多种气体或液体的混合比例进行精确控制，以满足半导体工艺对介质混合比例的要求。

技术在半导体制造中的应用半导体超洁净流控技术在半导体制造中起着至关重要的作用。

它能够确保在半导体生产过程中使用的各种介质的高纯度和稳定性，从而保证半导体芯片的制造质量和性能。

超洁净流控技术能够保障半导体制造过程中的环境洁净度，减少外界污染对半导体生产的影响，提高半导体器件的可靠性和稳定性。

该技术的高精密度控制使得半导体制造工艺能够更加精细化、高效化，提高生产效率和降低成本。

以上是文章的开头部分，如果您需要继续撰写，请告诉我。

半导体产业之—污染控制（一）这几节小编将为大家解释污染对器件工艺、器件性能和器件可靠性的影响，以及芯片生产区域存在的污染类型和主要的污染源。

同时，也将对净化间规划、主要的污染控制方法和晶片表面的清洗工艺进行讨论。

首先来看看什么是污染。

污染是可能将芯片生产工业扼杀在摇篮里的首要原因之一。

半导体工业起步于由空间技术发展而来的净化间技术。

然而，事实表明，对于大规模集成电路的生产，这些技术水平是远远不够的。

净化间不得不与芯片设计和密度进步保持同步。

产业生长的能力依赖于每一代芯片提出的污染问题的解决。

昨天的小问题可能变成明天芯片的致命缺陷。

污染物类型半导体器件极易受到多种污染物的损害。

这些污染物可以归纳为四类：1.微粒；2.金属离子；3.化学物质；4.细菌；5.空气中分子污染。

接下来我们逐一的进行介绍。

微粒：半导体器件，尤其是高密度的集成电路，易受到各种污染的损害。

器件对于污染的敏感度取决于较小的特征图形的尺寸和晶片表面沉积层的厚度。

目前的量度尺寸已经降到亚微米级。

1um是非常小的。

1cm是它的1000倍。

人的头发的直径为100um。

这种非常小的器件尺寸导致器件极易受到由人员、设备和工艺操作中使用的化学品所产生的，存在于空气中的颗粒污染的损害。

由于特征图形尺寸越来越小，膜层越来越薄，所允许存在的微粒尺寸也必须被控制在更小的尺度上。

由经验所得出的一条法则是：为例的大小必须是第一层金属半个节距的一半。

半个节距是相邻金属条之间间距的一半。

落于器件的关键部位并毁坏了器件功能的微粒被称为致命缺陷。

致命缺陷还包括晶体缺陷和其他由工艺过程引入的问题。

在任何晶片上，都存在大量微粒。

有些属于致命性的，而其他一些位于器件不太敏感的区域则不会造成器件缺陷。

2011版国际半导体技术路线图良品率增强部分确定缺陷与良品率的相关性，并开发更敏感缺陷和污染检测设备，作为未来技术代良品率增强的基础。

金属离子：之前我们曾介绍过，半导体器件在整个晶圆上N型和P型的掺杂区域，以及在精确的N和P相邻区域，都需要具有可控的电阻率。

半导体硅片金属微观污染机理研究进展文章来源：互联网点击数：589 录入时间：2006-4-2减小字体增大字体郑宣，程璇摘要：综述了近10年来国内外在半导体硅片金属微观污染研究领域的进展。

研究了单金属特别是铜的沉积、形成机理和动力学以及采用的研究方法和分析测试手段，包括对电化学参数和物理参数等研究。

指出了随着科学技术的不断发展，金属污染金属检测手段也得到了丰富，为金属微观污染的研究提供了有力的工具。

1引言随着ULSI技术的不断向前发展，对半导体硅的表面性质要求也越来越严格。

而且电路的集成度日益提高，单元图形的尺寸日益微化，污染物对器件的影响也愈加突出，以至于洁净表面的制备已成为制作64M和2 56Mbyte DRAM的关键技术[1,2]。

此外有超过50％成品损失率是由硅表面的污染所造成的。

硅片上的杂质一般可分为三种：分子型、离子型和原子型。

这里主要探讨原子型杂质。

原子型杂质主要是指过渡金属或贵金属原子（如Au、Ag、Cu等），它们主要来自于硅的酸性刻蚀剂中。

原子型杂质主要影响器件中少子寿命、表面的导电性、门氧化物的完整性和其它器件稳定性参数等，特别在高温或电场下，它们能够向半导体结构的本体扩散或在表面扩大分布，导致器件性能下降，产率降低。

在工业上，硅表面清洗分为干法和湿法清洗两种，前者是物理方法，后者是化学方法。

目前湿法清洗一直占主导地位，因为它对杂质和基体选择性好，可将杂质清洗至非常低的水平。

本文综述了几种典型金属在湿法清洗过程中对硅片表面产生的金属微观污染和所涉及的机理研究进展，并讨论了今后该领域的研究方向。

2 污染物的形成机理与研究半导体微电子制造过程中，金属污染浓度可达到1012 ～1013 atom/cm2。

但实际上制造16Mbyte DRAM 要求必须将硅表面金属浓度降低到1×1012 atom/cm2以下。

所以研究化学试剂HF中金属离子（主要是铜离子）在硅表面的沉积行为和污染机理具有重要的科学价值和实际意义。

半导体硅片制造中的沾污及控制硅片加工中的简单活动，如开门关门或在工艺设备周围过度活动，都会产生颗粒沾污。

通常的人类活动，如谈话、咳嗽、打喷嚏，对半导体都是有害的。

从以上所列数据，可清楚地看到操作人员地衣着和行动对环境洁净度的影响，所以洁净区要限制人数，而且洁净区工作人员应注意以下事项。

⑴进入洁净区要先穿戴好专用净化工作服、鞋、帽。

⑵进入洁净区前要现在风淋室风淋后方可进入净化车间⑶每周洗工作服，不准用化妆品⑷与工作无关的纸张、书报不得带入车间⑸严禁再净化区做会造成粉末的活，工作中少走动⑹进入净化区的设备、试剂、气瓶等所有物品都要经过严格清洁方可进入⑺每天上班前清扫、擦拭设备，下班前清理好工作现场。

⑻定期检测洁净度，超标要停产整顿。

就在我们身边的异常硅片裸放在设备上记录本随处防置超净服为实现净化间内的超净环境，人员必须遵守某些程序，成为净化间的操作规程，还必须穿上净化服。

超净服由兜帽、连衣裤工作服、靴子、手套组成，完全包裹住了身体。

超净服系统的目标是满足一下职能标准：对身体产生的颗粒和浮质的总体控超净服系统颗粒零释放对ESD的零静电积累无化学和生物残余物的释放要求人员在进入净化间前必须穿戴好净化服方可进入净化间。

防护口罩是防止员工唾液中的颗粒沾污制造区域。

净化手套是防止汗渍沾污硅片造成离子沾污。

为了减少人类带来的沾污，使用了超净服，制定了净化间操作规程应该做的不应该做的理由只有经过授权的人员方可进入净化间没有接受过净化间应知行为严格培训的人员不得入内，净化间的管理者具有最后的决定权经过授权的人员才熟悉超净室操作中严格且近乎苛求的规定只把必需物品带入净化间进制化妆品、香烟、手帕、卫生纸、食品、饮料、糖果、木制/自动铅笔或钢笔、香水、手表、珠宝、磁带播放机、电话、寻呼机、摄像机、录音机、梳子、纸板或非净化间允许的纸张、设计图、操作手册或指示图表等阻断不想要的沾污员进入在半导体期间中产生缺陷根据公司培训规定的方式着装进入不允许包裹不严的街头服装进入净化间确保超净服免受可能进入净化间的沾污始终确保所有的头部和面部头发被包裹起来不要曝露脸上和头上的头发头发是沾污源遵守进入净化间的程序，如风淋和鞋清洁器不要在所有程序完成之前开启任何一道通往净化间的门所有淋浴都可能有助于去除沾污，许多公司由于空气沾污原因已经停止使用这到程序在净化间中所有时间内都保持超净服的闭合不要把任何街头服装曝露于超净室内，不要让你的皮肤的任何部分接触超净服的外面部分不想要的沾污源缓慢移动不要群聚或者快速移动这会破坏气流模式空气过滤空气进入天花板内的特效颗粒过滤器，以层流模式流向地面，进入到空气再循环系统后与补给的空气一道返回空气过滤器系统。

第四章IC制造中的沾污控制一个硅片表面具有多个芯片，每个芯片有差不多数以百万计的器件和互连线路，它们对沾污都非常敏感。

为使芯片上的器件功能正常，避免硅片制造中的沾污是绝对必要的。

为了控制制造过程中不能接受的沾污，半导体产业开发了净化间。

净化间本质上是一个净化过的空间，它以超净空气把芯片制造与外界的沾污环境隔离开来，包括化学品、人员和常规的工作环境。

4.1沾污的类型沾污是指半导体制造过程中引入半导体硅片的任何危害芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。

沾污经常导致有缺陷的芯片，致命缺陷是导致硅片上的芯片无法通过电学测试的原因。

据估计80%的芯片电学失效是由沾污带来的缺陷引起的。

净化间沾污分为五类：颗粒、金属杂质、有机物沾污、自然氧化层、静电释放。

一. 颗粒颗粒是能粘附在硅片表面的小物体。

在半导体制造过程中，颗粒能引起电路开路或短路。

它们能在相邻导体间引起短路。

颗粒还可以是后续各节讨论的其他类型沾污的来源。

半导体制造中，可以接受的颗粒尺寸的粗略法则是它必须小于最小器件特征尺寸的一半。

大于这个尺寸的颗粒会引起致命的缺陷。

例如0.18微米的特征尺寸不能接触0.09微米以上尺寸的颗粒。

为了有个感性认识，人类头发的直径约为90微米，0.09微米的尺寸则比人类头发尺寸小1000倍之多。

硅片表面的颗粒密度代表了特定面积内的颗粒数。

更高的颗粒密度产生致命缺陷的机会也更大。

颗粒检测已经广泛采用激光束扫描硅片表面和检测颗粒散射的光强及位置来进行。

二. 金属杂质危害半导体工艺的典型金属杂质是碱金属，即周期表中的IA族元素，因为它们容易失去一个价电子成为阳离子，与非金属的阴离子反应形成离子化合物。

金属在所有用于硅片加工的材料中都要严格控制。

表4.1列出了一些典型的金属杂质元素。

金属来自于化学溶液或者半导体制造中的各种工序。

另一种金属沾污的来源是化学品同传输管道和容器的反应。

金属可以通过两种途径淀积在硅片表面上。

第一种途径，金属通过金属离子与位于硅片表面的氢离子的电荷交换而被束缚在硅表面。

半导体电学杂质与玷污####（*学院应用**班 20****62）摘要：半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。

无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。

今日大部分的电子产品，如电脑、移动电话或是数位录放音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。

在制备半导体材料时，需要人为地加入某种元素以改变半导体的导电性能，玷污是指在但往往在制作半导体器件的过程中有空气中的杂质混入，导致影响其性能。

关键词：半导体物理电学杂质玷污引言：随着现代科学技术的发展,特别是光电子技术的发展,现代武器装备的精度和性能有了很大的提高,使现代战争具备了新的特点。

半导体光探测器是军用光电子设备和系统的关键器件,已广泛用于军事领域。

军用光电子装备是指利用半导体光探测器探测、变换、传输、存储等技术，所以制备半导体器件的要求必定将越来越高，本论文就将讨论半导体在制作上的电学杂质和玷污。

1．半导体电学杂质与玷污的涵义在制作半导体器件中，为了综合利益与效率以及各方面因素，需要人为地加入某种元素以改变半导体的导电性能，这个过程称为电学杂质；玷污是指在制作半导体器件的过程中，外界环境没有严格控制好，导致空气中有杂质混入，从而使得该器件导电等方面的性能下降。

2．半导体电学杂质半导体晶格中存在的与其基体不同的其他化学元素原子。

杂质的存在使严格按周期性排列的原子所产生的周期性势场受到破坏，这对半导体材料的性质产生决定性的影响。

杂质元素在半导体材料中的行为取决于它在半导体材料中的状态，同一种杂质处于间隙态或代位态，其性质也会不同。

电活性杂质在半导体材料的禁带中占有一个或几个位置作为杂质能级。

按照杂质在半导体材料中的行为可分为施主杂质、受主杂质和电中性杂质。

按照杂质电离能的大小可分为浅能级杂质和深能级杂质。

浅能级杂质对半导体材料导电性质影响大，而深能级杂质对少数载流子的复合影响更显著。

半导体化学清洗沾污来源分析随着半导体工艺的不断发展，其对设备颗粒度的要求越来越高，文章分析了沾污产生的原因及出处，并对各种沾污进行了分析，并指出了解决方向，在很大程度上指导了半导体生产和研发环境的建立及完善。

标签：沾污；颗粒；化学吸附；静电自从20世纪50年代固体元器件诞生以后，在半导体微电子器件制作过程中，衬底表面情节的重要性就已经被认知。

众所周知，硅器件的性能、稳定性和电路的成品率受硅片或器件表面的化学沾污和微粒沾污的影響极大。

目前，由于半导体表面的极度敏感性和器件的亚微米尺寸特征，使得对原始硅片及氧化和图形化后得硅片进行有效清洗，比以往任何时候都更为重要。

正因为如此，超清洁硅片的准备，已成为超大规模硅电路制作过程中的关键技术之一。

1 沾污的类型和来源半导体晶片表面的沾污是以沾污薄层、分散微粒和粒子（粒子团簇）和气体的形式存在，具体见表1的总结。

表面沾污薄层和微粒包括分子化合物、离子物质和原子物质。

分子化合物是指凝结的有机蒸汽微粒或膜层，包括来自润滑剂、油脂、光刻胶、残留溶剂、去离子水或塑料存储器等引入的有机化合物、金属氧化物或氢氧化物。

离子物质由阴、阳粒子构成，多数来自于通过物理吸附或化学成键（化学吸附）而引入的无机化合物，如钠离子、氟离子和氯离子。

原子物质主要由金属构成，如金和铜，它们可来自与含HF的溶液中，通过化学或电化学方式被电镀到半导体表面，或者由来自设备的硅颗粒或金属残留物构成。

由表2列出了各种污染来源，可见沾污来源的多方面。

这些微粒可能来自于设备、过程化学品、工厂操作和气体管道等。

与硅片和液体直接或间接接触的移动机械设备与容器时特别严重的污染源，而原材料、液体、气体化学药品和环境气氛引起的微粒沾污较少，但所有这些沾污来源都会对沾污膜层的生成起到重要的作用。

硅片上通常会积累静电荷的载流子，它们是诱发离子沉积的主要机制，但却常常被忽略。

2 沾污对半导体器件的影响在晶片加工过程中，沾污对半导体材料和电介质及对成品半导体器件的作用十分复杂，因为这与具体沾污类型、性质和数量有关。

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。