تأثير أجزاء المعدات شبه الموصلة على التلوث المعدني على ظهر رقاقة السيليكون

عادةً ما تكون الملوثات على سطح رقاقة السيليكون على شكل ذرات أو أيونات أو جزيئات أو جسيمات أو أغشية، وذلك عن طريق الامتزاز الكيميائي أو الفيزيائي على سطح رقاقة السيليكون أو في غشاء الأكسيد. تشير الشوائب الذرية بشكل رئيسي إلى ذرات المعادن الثقيلة والثمينة (مثل النحاس، والفضة، والذهب، والبلاتين، وغيرها)، وتؤثر بشكل رئيسي على عمر الجهاز، كما أن موصلية السطح، وسلامة الأكسيد، وغيرها من معايير استقرار الجهاز، هي السبب الرئيسي لتعطله. خاصةً في درجات الحرارة العالية أو المجالات الكهربائية، يمكن أن تنتشر الشوائب إلى الجسم الداخلي لأشباه الموصلات أو تتوسع على السطح، مما يؤدي إلى انخفاض أداء الجهاز وانخفاض إنتاجيته.

في سياق FEOL، تُركز هذه المقالة بشكل رئيسي على خط الإنتاج بدءًا من بعض العمليات، حيث يُلاحظ تلوث المعدن السيليكوني على الجانب الخلفي، وستُنتج العملية التالية التلوث الثانوي الفعلي. تحديدًا: في العملية السابقة، يمتص الجانب الخلفي لرقاقة السيليكون بعض الجسيمات المعدنية (الملوثات المعدنية) على الجانب الخلفي من الرقاقة، سواءً بسبب ملامستها للأجزاء المعدنية للمعدات أو انتقالها إلى مسار شائع، مثل ذراع ميكانيكية ملوثة بالمعدن. تُنقل هذه الجسيمات إلى خزانات رئيسية للعملية الرطبة في العملية التالية (مثل خزان النقش الرطب بغشاء الأكسيد، وخزان التخليل، إلخ) لتصبح مصادر تلوث ثانوية.

أما بالنسبة لتأثير التلوث الثانوي على رقائق السيليكون، فقد أفادت الدراسات المذكورة أن الملوثات في خزان المعالجة الرطبة قد تؤثر في الوقت نفسه على طبقة الأكسيد في خزان النقش الرطب من خلال تفاعلات كهروكيميائية، مثل خضوع رقائق السيليكون للنقش ثنائي البوابة، أو تنظيفها قبل أكسدة البوابة في خزان التخليل، مما يؤدي إلى آثار تلوث فعلية.

1- تأثيرات تجويف العملية

في معدات أشباه الموصلات، تحتوي بعض تجاويف تكنولوجيا المعدات على عدة تجاويف، كما هو موضح في الشكل 1: معدات بلازما نموذجية بثلاث غرف معالجة منفصلة (أ، ب، ج). في الإنتاج الفعلي، ونظرًا لحاجة خط الإنتاج إلى تخصيص سعة، من الضروري تخصيص جزء من تجويف المعالجة للجزء الأمامي من خط الانتشار (FEOL) والجزء الخلفي منه للجزء الخلفي منه في نفس الجهاز. نظرًا لتشابه مسار الحركة، قد يتسبب مسار الحركة المشترك لرقاقة السيليكون عبر المسارين الأمامي والخلفي في تلوث معدني على الجزء الخلفي من رقاقة السيليكون في العملية السابقة.

 

ولتحقيق هذه الغاية، تم ترتيب مجموعتين من اختبارات ICP-MS بعد رقاقة تجويف العملية السابقة. المجموعة الأولى: رقاقة سيليكون نظيفة، ووجهها لأعلى، ومراقبة تلوث الوجه الأمامي لرقاقة السيليكون. المجموعة الثانية: رقائق سيليكون نظيفة، ووجهها لأسفل، ومراقبة تلوث الوجه الخلفي لرقاقات السيليكون. مواصفات التقييم: يُعتد بأن محتوى العناصر المعدنية

في الجدول 1، تُظهر قطعتان من المجموعة الأولى (الفتحة 22 والفتحة 23) تلوثًا على واجهة رقائق السيليكون، وتُظهر نتائج الاختبار أن جميع المكونات المعدنية أقل من 5E10 ذرة/سم²؛ بينما تُظهر قطعتان من المجموعة الثانية (الفتحة 1 والفتحة 2) تلوثًا على ظهر رقائق السيليكون. النتائج: Al وFe> 5E10 ذرة/سم² (خارج المواصفات). أكدت نتائج الاختبار الاشتباه في أن التلوث المعدني نشأ بشكل رئيسي من ظهر رقاقة السيليكون.

 

2- تأثير الأجزاء

قمنا أيضًا بترتيب مجموعتين من الاختبارات: الأولى: رقائق سيليكون نظيفة، ورقائق أمامية ذات تدفق صاعد، لمراقبة تلوث الواجهة الأمامية لرقائق السيليكون؛ والثانية: رقائق سيليكون نظيفة، ورقائق مواجهة لأسفل، ومراقبة تلوث الجزء الخلفي منها. بقياس تلوث المعدن في الجزء الأمامي والخلفي من رقاقة السيليكون، يُمكننا فهم تأثير المادة المعدنية في تصنيع المعدات. النتائج موضحة أدناه: