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Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise. Reinigungsverfahren. Herstellung eines Wafers. DRAM. Über 550 Prozessschritte Etwa 17% davon sind Reinigungsschritte 90nm minimale Strukturbreite International Technology Roadmap for Semiconductors.
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Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise Reinigungsverfahren
DRAM • Über 550 Prozessschritte • Etwa 17% davon sind Reinigungsschritte • 90nm minimale Strukturbreite • International Technology Roadmap for Semiconductors
Reinraumklasse 10nach US Federal Standard 209d ≤ 10 Partikel mit einem Durchmesser von 0.5 µm in 28 L (1 Kubikfuß) Luft entsprechen 10 Tennisbällen in einem Kubus von 30 km Kantenlänge Stratosphäre Bad Homburg Frankfurt Mainz Darmstadt
Übersicht • Radio Corporation of America (RCA – Reinigung) • Ultra- und Megaschallreinigung
Photoresist SiO2-Deckschicht Wafer SPM (Piranha-Dip) • H2SO4 /H2O2 (Caro´sche Säure ) etwa 3:1 • Entfernt Reste des Photoresists • Hinterlässt SiO2-Oberfläche (teilweise sulfatterminiert) • Nachteile: „SPM-Haze“ • 2 NH3 + H2SO4→ (NH4)2SO4
HF-Dip (Oxidentfernung) • HF 5% in Wasser • Hinterlässt Wasserstoff-terminierte Oberfläche • Nachteil: Cu-haltig (Halbleitergift) SiO2 + 4 HF → H2[SiF6] + 2 H2O
HF-Darstellung • CaF2 + H2SO4→ CaSO4 + 2HF • Destillative Reinigung • Reaktoren oft aus Monellmetall (Cu/Ni – Legierung)
Partikel Oxidschicht Wafer Underetching
Standard Clean 1 (SC1) NH3 / H2O2 / H2O Früher 1:1:5 bei 80°C Heute eher 1:4:20 bei 50°C Löst organische Substanzen t1/2 : Stunden bis Tage Nachteile: Aufrauhung der Oberfläche SiO2 + 2 OH-→ SiO32- + 2 H2O Si + H2O2→ SiO2 + 2 H2O
Katalytische Zersetzung von H2O2 2 H2O2→ 2 H2O + O2 ΔGr0 = -128,8 kJ/mol Halbwertszeit von H2O2 in SC1 bei 70 °C [Fe] < 0,08 ppbw t1/2 6,8 Tage [Fe] = 1 ppbw t1/2 1,7 Stunden
Haber-Weiss Mechanismus Haber-Weiss-Mechanismus
Standard Clean 2 (SC2) • HCl/ H2O2 / H2O • 1 : 1 : 5 bei 75°C • Löst Metalle • H2O2 –Zersetzung durch Chlorid Ionen katalysiert. • t1/2 ≈ 20 min
Ausblick • Höhere Verdünnungen • Niedrigere Temperaturen • Komplexbildner • Zusammenfassung von Reinigungsschritten
Haber-Weiss-Mechanismus und Fenton- Reaktion Verschwindende Geschwindigkeitskonstante Katalyse von Blau durch die sogenannte Fenton-Reaktion