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Michael Quirk & Julian Serda©October 2001 by Prentice HallSemiconductorManufacturing TechnologyMichael Quirk & Julian Serda ©October 2001 by Prentice Hall Chapter 6Contamination Controlin Wafer Fabs目标通过本章的学习，你将能够：1.说明并描述5种不同类型的净化间沾污，并讨论与每种沾污相关的问题。
2.列举净化间的7种沾污源，并描述每一种怎样影响硅片的洁净。
3.解释并使用净化级别来表征净化间空气质量。
4.说明并讨论员工按照合理规程进入净化间的7个正确步骤。
5.描述净化间设备的各个方面，包括空气过滤、静电释放、超纯去离子水和工艺气体等。
6.解释现代工业区设计和微环境怎样有助于沾污控制。
7.说明两种湿法清洗的化学原理，解释每一种分别去除哪种沾污，并讨论湿法清洗的改进和选择余地。
8.描述不同的湿法清洗设备，说明每种清洗工艺怎样有助于硅片的洁净。
Wafer FabCleanroom 硅片制造净化间在近半个世纪前半导体制造刚开始的时候，控制沾污的需要很明显。
早期净化间基于局部净化区域建成，包括操作员穿戴工作服和手套并使用洁净的工作台。
20世纪60年代高效颗粒空气过滤器（HEPA ）的引入是向着硅片制造中大量减少颗粒迈出的第一步。
HEPA 过滤器向工作台输送洁净空气，有效去除了产品中的颗粒。
现代半导体制造是在被成为净化间的成熟设施中进行的。
这种硅片制造设备与外部环境隔离，受诸如颗粒、金属、有机分子和静电释放（ESD ）的沾污。
一般来讲，那意味着这些沾污在最先进测试仪器的检测水平范围内都检测不到。
净化间还意味着遵循广泛的规程和实践，以确保用于半导体制造的硅片生产设施免受沾污。
6.2 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微芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。
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。
一、硅片清洗的重要性二、硅片沾污类型三、硅片清洗四、硅片沾污的源与控制大规模集成电路的发展，对硅片的质量要求提高在硅晶体管和集成电路的生产中，几乎每道工序都涉及硅片清洗。
硅片清洗是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性所以国内外对清洗工艺的研究一直在不断地进行。
常见的清洗工艺有：湿法化学清洗、超声清洗法、兆声清洗法、鼓泡清洗法、擦洗法、高压喷射法、离心喷射法、RCA 标准清洗、等离子体清洗等。
在硅片加工及器件制造过程中所有与硅片接触的外部媒介都是硅片沾污杂质的可能来源。
这主要包括以下几方面: 硅片加工成型过程中的污染环境污染水造成的污染试剂带来的污染工业气体造成的污染工艺本身造成的污染?颂逶斐傻奈廴镜取?硅片表面沾污杂质的分类分类依据沾污类别沾污杂质的形态微粒型沾污、膜层污染质吸附力的存在形态物理吸附型污染质、化学吸附型杂质被吸附物质的存在形态分子型、原子型、离子型吸附杂质物化性质有机沾污、无机盐、金属离子（原子）和机械微粒颗粒：引起电路开路或短路。
半导体制造中，可接受的颗粒尺寸的粗略法则是它必须小于器件特征尺寸的一半。
金属杂质：导致器件成品率下降。
典型金属杂质是碱金属。
主要来源是离子注入和化学品与传输管道/容器的反应。
钠是最普遍的可动离子沾污，人是主要的传送者。
有机物沾污：使硅片表面清洗不彻底，降低栅氧层的致密性自然氧化层：暴露于室温下空气中或含溶解氧的去离子水中硅片表面将被氧化。
自然氧化层的存在将增加接触电阻，还将阻碍其它工艺步骤如硅片上单晶薄膜、超薄栅氧化层生长的进行。
静电释放：两种不同静电势的材料接触或摩擦会产生静电释放。
静电释放可能成为栅氧层击穿的诱因；其次电荷积累产生电场会吸引带点颗粒或极化并吸引中性颗粒到硅片。
具体的沾污类型沾污名称化学配料描述（所有清洗后伴随去离子水清洗）分子式颗粒piranha（SPW）硫酸/过氧化氢/去离子水H 2 SO 4 /H 2 O 2 /H 2 O SC-1APW 氢氧化铵/过氧化氢/去离子水NH 4 OH/H 2 O 2 /H 2 O 有机物SC-1APW 氢氧化铵/过氧化氢/去离子NH 4 OH/H 2 O 2 /H 2 O 金属不含铜SC-2HPW）盐酸/过氧化氢/去离子水HCL/H 2 O 2 /H 2 O piranha（SPW）硫酸/过氧化氢/去离子水H 2 SO 4 /H 2 O 2 /H 2 O DHF 氢氟酸/水溶液（不能去除铜）HF/H 2 O 自然氧化层DHF 氢氟酸/水溶液（不能去除铜）HF/H2O BHF 缓冲氢氟酸溶液NH 4 F/HF/H 2 O 硅片湿法清洗化学品目标去除所有的表面沾污：颗粒、有机物、金属和自然氧化层1号标准清洗液（SC-1）化学配料NH 4 OH/H 2 O 2 /H 2 O，按1:1:5到1:1:7配比配合。
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。
