Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise

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Chemie in der Herstellung integrierter
Schaltkreise

• Reinigungsverfahren

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Herstellung eines Wafers
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DRAM

• Über 550 Prozessschritte
• Etwa 17 davon sind Reinigungsschritte
• 90nm minimale Strukturbreite
• International Technology Roadmap for
  Semiconductors

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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
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Verunreinigungen
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Übersicht

• Radio Corporation of America (RCA Reinigung)
• Ultra- und Megaschallreinigung

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SPM (Piranha-Dip)

• H2SO4 / H2O2 (Carosche Säure ) etwa 31
• Entfernt Reste des Photoresists
• Hinterlässt SiO2-Oberfläche (teilweise
  sulfatterminiert)
• Nachteile SPM-Haze
• 2 NH3 H2SO4 ? (NH4)2SO4

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HF-Dip (Oxidentfernung)

• HF 5 in Wasser
• Hinterlässt Wasserstoff-terminierte Oberfläche
• Nachteil Cu-haltig (Halbleitergift)

SiO2 4 HF ? H2SiF6 2 H2O
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HF-Darstellung

• CaF2 H2SO4 ? CaSO4 2HF
• Destillative Reinigung
• Reaktoren oft aus Monellmetall (Cu/Ni Legierung)

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Underetching
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Standard Clean 1 (SC1)

• NH3 / H2O2 / H2O
• Früher 115 bei 80C
• Heute eher 1420 bei 50C
• Löst organische Substanzen
• t1/2 Stunden bis Tage
• Nachteile Aufrauhung der Oberfläche

SiO2 2 OH- ? SiO32- 2 H2O
Si H2O2 ? SiO2 2 H2O
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Katalytische Zersetzung von H2O2
2 H2O2 ? 2 H2O O2 ?Gr0 -128,8
kJ/mol
Halbwertszeit von H2O2 in SC1 bei 70 C Fe lt
0,08 ppbw ? t1/2 6,8 Tage Fe 1
ppbw ? t1/2 1,7 Stunden
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Haber-Weiss Mechanismus
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Standard Clean 2 (SC2)

• HCl / H2O2 / H2O
• 1 1 5 bei 75C
• Löst Metalle
• H2O2 Zersetzung durch Chlorid Ionen katalysiert.
• t1/2 20 min

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Zusammenfassung
Bezeichnung Chemikalien Zusammensetzung Beseitigt Nachteile
SPM H2SO4 / H2O2 3 1 Reste des Photoresists Partikel Sulfate
HF-Dip HF / H2O 1 20 SiO2 Deckschicht Partikel
SC1 NH3 / H2O2 / H2O 1 4 20 Organik Partikel Oberflächenaufrauhung Metalledeposition
SC2 HCl / H2O2 / H2O 1 1 5 Metallionen Partikel
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Ausblick

• Höhere Verdünnungen
• Niedrigere Temperaturen
• Komplexbildner
• Zusammenfassung von Reinigungsschritten

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
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Haber-Weiss-Mechanismus und Fenton- Reaktion
Verschwindende Geschwindigkeitskonstante
Katalyse von Blau durch die sogenannte Fenton-Rea
ktion
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Wasserstoffperoxid-Darstellung
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Kat. Zersetzung durch Chlorid