[반도체공정] feat.jaeger 웨이퍼(wafer) Chapter 9 웨이퍼 세정

반도체 8대 공정 순서

1. 실리콘 웨이퍼 제조 공정
2. 산화공정(Oxidation)
3. 포토공정(Photo)
4. 식각공정(Etching)
5. 증착공정(Deposition)
     - 확산(Deposition)
     - 이온주입(Ion implantation) 
6. 금속배선공정(Metalliztion)
7. EDS 공정(Electrical Die Sorting)
8. 패키지공정(Package)

 

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목차

9.1 개요
9.2 결함
9.3  Clean room의 청정도 단위
9.4  습식 화학세정
9.5 불순물

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9.1 개요

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웨이퍼 세정 기술은 크게 3가지

• wet cleaning(습식 세정) : 물리 씻는 것.
• dry cleaning(건식 세정) : 바람으로 부는 것.
• vapor cleaning(증기 세정) : 증기로 부는 것.

이중 wet cleaning은 고전적인 세정방법입니다.

1. 화학물질을 대량으로 소모하여 환경을 오염시킵니다.
2. 새로운 제작공정의 도입으로 공정이 서로 비호환적입니다. (VLSI → ULSI)
3. 최근에는 wet cleaning 공정이 dry cleaning 혹은 vapor cleaning으로 전환되었습니다.

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물은 기체, 액체, 고체 용해 등에서 사용되는 가장 기본적인 세정제입니다.

초순도 탈이온수 (deionized water, DI water)

1. 거대입자 제거 : ultrafine filter
2. 박테리아, 바이러스 등 미생물: UV 조사 및 filtering
3. 이온제거 : Osmosis filter
4. 용존 산소: 진공법, 촉매법

 

9.2 결함

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웨이퍼 안의 소자가 죽는 최소 치명적인 크기가 있습니다.

• 4K DRAM (최소 선폭 10 μm) 1 μm 이하
• 16M DRAM (최소선폭 1 μm 이하) 50 nm 이하

Statistical post-processing at wafersort-an alternative to burn-in and a manufacturable solution to test limit setting for sub-micron technologies - Scientific Figure on ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/figure/A-Composite-wafer-map-for-a-single-product-The-size-of-each-square-is-proportional-to_fig1_3953891 [accessed 12 Nov 2024]

 

9.3 Clean room의 청정도 단위

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clean room의 청정도 단위는 다음과 같습니다.

https://sciencenotes.org/how-to-convert-cubic-feet-to-cubic-meters/#google_vignette

 

Class : 1 입방 feet 안의 0.5 μm 이상의 크기를 가진 먼지 입자수

 

일반적인 가정집의 청정도는 class 1,000,000입니다.

반도체 공장의 청정도는 class 1 요즘은 거의 무인공장으로 먼지가 거의 존재하지 않습니다.

 

http://www.acerna.co.kr/main_kr/main.php?ctt=../contents_kr/m_2_3_1&mc=2%7C3%7C1

위 사진처럼 바람이 천장에서 아래 공간으로 흐르며 순환합니다.

먼지는 아래로 내려오기 때문이죠.

 

9.4 습식 화학세정

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집적회로의 불량 원인 중 50%가 불순물 때문입니다.

 

1. MOS 산화층에서 mobile ion : 웨이퍼 표면에 존재하며 이동하는 Na, K의 알칼리 이온을 말합니다.

Fig. 1　The Workings of Anion Exchange Chromatography

mobile ion 예시 이미지

 

2. micromasking effect  : lithography 후 웨이퍼 표면에서 잔존하여 남아있는 PR을 의미합니다.

Fig. 4. SEM photo of micro-masking of InAs etched with recipe-B.

micromasking effect 예시 이미지

 

3. 큰 입자에 의한 short circuit problem

by  Ganga Sivaraman May 30, 2024

회로 단락 예시 사진

 

9.5 불순물 종류

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1. 분자형태 유기물질로는 PR, 유기용제, 윤활유이 있습니다.

2. Na, F, Cl 이온의 물리적 흡착하는 이온불순물이 있습니다.

3. 원자단위 불순물 또한 존재합니다.

 

 

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웨이퍼 세정에도 고려할 일이 참 많습니다!

 

 

 

 

introduction to microelectronic fabrication (Vol 5)

For courses in Theory and Fabrication of Integrated Circuits.The author's goal in writing this text was to present a concise survey of the most up-to-date techniques in the field. It is devoted exclusively to processing, and is highlighted by careful explanations, clear, simple language, and numerous fully-solved example problems. This work assumes a minimal knowledge of integrated circuits and of terminal behavior of electronic components such as resistors, diodes, and MOS and bipolar transistors.

저자

jaeger

출판

피어슨 에듀케이션

출판일

2013.08.30