Scheibenreinigung

Zusammenfassung

Nach einer Klassifizierung möglicher Verunreinigungen und deren Auswirkungen auf die Ausbeute folgen Reinigungstechniken. Neben der mechanischen Reinigung werden chemische Lösungen zur Beseitigung der Partikel bzw. Störschichten diskutiert. Eine Reinigungssequenz verdeutlicht den erforderlichen zeitlichen Aufwand.

Die Produktion von integrierten Schaltungen mit mehreren Tausend bis zu einigen Milliarden Transistoren pro Chip erfordert absolute Sauberkeit, da jede Verunreinigung zu einer Veränderung der Struktur an der Scheibenoberfläche bzw. der Dotierungs- und Ladungsverhältnisse im Kristall führt. Diese wirken sich negativ auf die Ausbeute an funktionsfähigen Elementen sowie die Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität der Schaltungen aus.

Aus diesem Grund findet die Bearbeitung der Siliziumscheiben ausschließlich in Reinräumen statt, die entsprechend der Anzahl und Größe der Partikel je Volumeneinheit Luft klassifiziert sind. Nach DIN EN ISO 14644 sind in einem Reinraum der Klasse n nicht mehr als 10ⁿ Partikel mit einer Größe von mehr als 0,1 μm pro m³ Luft erlaubt.

Die Klassenangabe nach US-Klassifikation bezieht sich dagegen auf die zulässige Anzahl der Partikel mit einem Durchmesser über 0,5 μm. Folglich dürfen in einem Reinraum der US-Klasse 100 maximal 100 Partikel mit einer Größe über 0,5 μm Durchmesser je Kubikfuß Luft vorhanden sein. Feinere Partikel dürfen nur in einer geringen, festgelegten Maximalkonzentration vorhanden sein. Reinräume für die Mikroprozessor- oder Speicherherstellung entsprechen nach dem Stand von 2008 der US-Klasse 1 (Abb. 9.1). Dabei werden die Scheiben nicht mehr der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt, sondern nur noch in Transportbehältern mit definiertem Interface (SMIF-Box , „Standard Mechanical InterFace“) zwischen den vollständig automatisierten Anlagen transportiert.

Abb. 9.1

Klassifizierung der Reinraumqualität nach Partikelgröße und Konzentration (nach [1])

Die Zuluft für moderne Reinräume wird über Feinstfilter aufbereitet und ganzflächig durch die Decke in den Raum geblasen. Die Absaugung erfolgt durch den als Sieb ausgelegten Fußboden, so dass im Raum eine laminare Strömung von der Decke zum Boden vorliegt. Eventuell vorhandene, im Raum schwebende Verunreinigungen werden infolge der Luftströmung mitgerissen und durch den Boden abgesaugt. Um eine hohe Luftumwälzung in Verbindung mit niedrigen Betriebskosten zu gewährleisten, wird die abgesaugte Luft erneut gefiltert und dem Reinraum als Zuluft wieder zugeführt; nur etwa 10 % der Luftmenge werden durch Frischluft ersetzt.

Trotz der geringen Partikelanzahl in der Luft treten bei der Bearbeitung der Siliziumscheiben in diesen Reinräumen Verunreinigungen auf, die sich auf vier Hauptschmutzquellen verteilen:

• mikroskopische Teilchen aus der Umgebungsluft einschließlich der aufgewirbelten Partikel;

• Verunreinigungen in den verwendeten Chemikalien (Gase, Lösungen);

• Abrieb und Schichtabplatzungen bzw. Ablagerungen aus den Bearbeitungsanlagen;

• Personal der Prozesslinien.

9.1 Verunreinigungen und ihre Auswirkungen

Die verschiedenen auftretenden Verunreinigungen lassen sich entsprechend ihrer Zusammensetzung wie folgend klassifizieren:

• mikroskopische Verunreinigungen , z. B. Staub aus der Umgebungsluft, abgeplatzte Beschichtungen aus Anlagen, Waschmittelreste aus der Kleidung oder Hautpartikel;

• molekulare Verunreinigungen , z. B. Kohlenwasserstoffketten aus Ölnebeln der Pumpsysteme der Bearbeitungsanlagen oder unzureichend entfernte Fotolacke;

• alkalische Verunreinigungen , verursacht durch Salze aus unzureichend gereinigtem Wasser oder durch Hautkontakt der Siliziumwafer;

• atomare Verunreinigungen , z. B. Schwermetalle aus Ätzlösungen oder Abrieb aus den Bearbeitungsanlagen.

9.1.1 Mikroskopische Verunreinigungen

Die mikroskopischen Verunreinigungen resultieren aus Partikeln, die sich an der Scheibenoberfläche anlagern. Dazu zählen restliche Stäube aus der Umgebungsluft im Reinraum und Rückstände aus der Kleidung (Waschmittelrückstände!) bzw. den Haaren des Personals. Weitere Quellen sind Ablagerungen aus unzureichend gefilterten Flüssigkeiten wie Entwickler oder Ätz- und Reinigungslösungen sowie grober Abrieb von beweglichen Teilen der Bearbeitungsanlagen. Auch von den Wänden der Trockenätzanlagen abplatzende Ablagerungen von Ätzrückständen bzw. sich aus CVD-Anlagen ablösende Schichten verursachen beträchtliche mikroskopische Verunreinigungen in Form von Partikeln auf dem Wafer.

Die Wirkung der mikroskopischen Verunreinigungen liegt in Abschattungseffekten. In der Fotolithografie maskieren die Partikel zusätzliche Bereiche der Scheibenoberfläche, so dass der Fotolack darunter nicht belichtet wird und diese Gebiete vor Ätzangriffen oder Dotierungen geschützt sind. Auch die entgegengesetzte Wirkung ist möglich: werden die Partikel vom Entwickler abgetragen, so entstehen in maskierten Bereichen am Ort der Partikel Öffnungen im Fotolack, die dem Ätzprozess oder Dotierschritt zusätzlich ausgesetzt sind.

Folglich können die mikroskopischen Verunreinigungen sowohl Unterbrechungen als auch Kurzschlüsse in den Leiterbahnebenen und auch zwischen den dotierten Gebieten verursachen. Dies führt zu unterschiedlichen Fehlfunktionen der einzelnen Schaltungen und reduziert die Ausbeute an funktionsfähigen Chips.

Bei der Ionenimplantation bewirken die mikroskopischen Verunreinigungen lokale Abschattungen, so dass unerwünscht undotierte Gebiete entstehen. Sie können im Kontaktbereich von pn-Übergängen zu parasitären Strompfaden führen und damit die Sperreigenschaften der Dioden zerstören.

Eine weitere Auswirkung mikroskopischer Verunreinigungen resultiert aus der Zunahme der Oberflächenunebenheiten, die zur Lackansammlung in den Partikelkanten führt. In der Lithografietechnik kann diese starke Lackschicht nicht völlig durchbelichtet werden, wodurch eine zusätzliche Maskierung im Bereich des Partikels zurückbleibt.

Grobe Partikel bewirken Oberflächenunebenheiten, die speziell bei der Kontakt-Lithografie eine lokal mangelhafte Auflösung durch einen unzulässigen Abstand zwischen Maske und Wafer verursachen und zusätzlich die Fotomaske durch Zerkratzen irreparabel zerstören können.

9.1.2 Molekulare Verunreinigungen

Molekulare Verunreinigungen resultieren häufig aus Fotolackresten, die nicht vollständig von der Scheibenoberfläche entfernt wurden, aus Lösungsmittelresten sowie aus Ölnebelablagerungen während der Waferbearbeitung in Vakuumanlagen. Letztere resultieren aus z. B. Diffusionspumpen, die Öle zur Vakuumerzeugung nutzen, aber auch aus Drehschieberpumpen und – zwar nur im sehr geringen Maße – in Turbomolekularpumpen, in denen Öl bzw. Fett als Schmierstoff dient. Während des Trockenätzens – speziell bei der Polysilizium- und Oxidstrukturierung – entstehen oft schwer lösliche Polymere an den Fotolackflanken, die selbst im Remover oder im Sauerstoffplasma nicht abzulösen sind.

Molekulare Verunreinigungen verschlechtern die Haftung zwischen den einzelnen, im Verlauf der Scheibenbearbeitung aufzubringenden Schichten erheblich. Speziell die Metallisierung erfordert eine ölnebelfreie Vakuumerzeugung, da bereits geringste Spuren zum Abheben schmaler Leiterbahnen führen. Selbst eine nachfolgende Temperung kann keine gute Haftung der Schicht auf molekular verunreinigten Oberflächen bewirken.

Bei der thermischen Oxidation lagern sich die molekularen Rückstände zum Teil in das aufwachsende Oxid ein. Dies senkt durch die erhöhte Oxidladungsdichte die Qualität der Schicht; gleichzeitig sinkt die elektrische Belastbarkeit des Oxides. Die während des Trockenätzens entstehenden Polymere führen häufig zu Strukturveränderungen, z. B. zur Reduktion des Kontaktlochquerschnitts, oder zu Abschattungseffekten nach der Gatestrukturierung.

Damit bewirken die molekularen Verunreinigungen unerwünschte Veränderungen in den geometrischen Abmessungen und beeinträchtigen die Vollständigkeit der Strukturen an der Scheibenoberfläche.

9.1.3 Alkalische und atomare Verunreinigungen

Alkaliionen wie Natrium und Kalium können durch unzureichend deionisiertes Wasser an die Oberflächen der Siliziumscheiben gelangen. Die Hauptquelle für diese Verunreinigungen ist jedoch der Mensch, der über die Haut, zum Teil auch über die Atemluft, ständig Salze absondert. Deshalb muss ein Hautkontakt mit den Siliziumscheiben unbedingt vermieden werden.

Ionische Verunreinigungen beeinflussen die Schwellenspannung in MOS-Transistoren, da sie als positive Ladungen im Gateoxid zur Summe der Oxidladungen beitragen. Wegen ihres hohen Diffusionskoeffizienten können sich Na⁺ -Ionen bereits bei der Betriebstemperatur der Schaltung umverteilen, so dass die Schwellenspannung der Transistoren zeitlichen Änderungen unterworfen ist. Dies schränkt zumindest die zulässigen Betriebsbedingungen einer Schaltung ein, kann aber auch bis zur Funktionsuntauglichkeit infolge von Parameteränderungen und Arbeitspunktverschiebungen führen.

Verunreinigte Gateoxide weisen eine geringere elektrische Qualität auf. Die absolute Spannungsfestigkeit nimmt ab, die Schädigung durch Tunnelströme wächst, so dass die Lebensdauer dramatisch sinkt. Eine Langzeitstabilität der Schaltung ist bei Anwesenheit von ionischen Verunreinigungen wegen ihrer Mobilität nicht gesichert.

Schwermetalle sind z. B. herstellungsbedingt immer in Flusssäure enthalten, so dass ein nasschemischer Oxidätzschritt unvermeidlich zur Kontamination der Scheiben führt. Zusätzlich können die Implantations- und Plasma-Bearbeitungsanlagen metallische Verunreinigungen verursachen, falls die auftretenden energiereichen Ionen bei nichtoptimierter Strahlführung auf die Rezipientenwände oder auf interne Blenden stoßen und dort Material abschlagen. Diese Metallatome können sich an der Scheibenoberfläche anlagern und in nachfolgenden Temperaturschritten in den Kristall eindiffundieren.

Viele Schwermetalle wie Gold, Eisen oder Kupfer wirken als Generationszentren für Ladungsträger. Bei Anwesenheit der Elemente in pn-Übergängen verursachen sie hohe Diodenleckströme, wodurch die Leistungsaufnahme der Schaltungen erhöht wird. Wachsen die parasitären Leckströme zu stark an, so ist die Schaltungsfunktion nicht mehr gewährleistet. Des Weiteren nimmt die Latchup-Anfälligkeit in CMOS-Schaltungen infolge unzulässiger Substratströme zu.

Da die Metalle auch als Rekombinationszentren wirken können, sinkt bei metallisch verunreinigten Bipolartransistoren die Verstärkung durch Rekombination der Ladungsträger innerhalb der Basis. In dynamischen Speicherzellen sind aufgrund der erhöhten Rekombinationsrate geringere Ladungsträgerlebensdauern für die gespeicherten Ladungen zu erwarten. Folglich werden kleinere Abstände zwischen den Refresh-Zyklen notwendig, da anderenfalls die gespeicherte Information verloren geht.

9.2 Reinigungstechniken

Obwohl die verschiedenen Verschmutzungen zu völlig unterschiedlichen Fehlermechanismen führen, bewirken sie alle eine Verringerung der Ausbeute an funktionsfähigen, über lange Zeit stabil arbeitenden Schaltungen. Folglich ist eine sorgfältige, die Verunreinigungen möglichst vollständig beseitigende Scheibenreinigung für eine zuverlässige und kosteneffiziente Produktion zwingend erforderlich. Je nach Art der Verschmutzung sind unterschiedliche Verfahren anzuwenden, die im Folgenden erläutert werden.

Zum Entfernen grober mikroskopischer Verunreinigungen (Partikel, Staub) eignet sich die Trockenreinigung durch Abblasen der Scheibenoberfläche mit reinem Stickstoff. Infolge des hohen Drucks werden die Partikel vom N₂-Strom mitgerissen. Die Trockenreinigung entfernt aber lediglich schwach an der Oberfläche haftende mikroskopische Verunreinigungen; gebundene bzw. stark anhaftende Partikel sowie molekulare und metallische Verbindungen werden nicht beseitigt.

Bei der Bürstenreinigung wird die Scheibenoberfläche mit Hilfe von rotierenden Bürsten und einer mit Netzmittel versehenen Reinigungsflüssigkeit von Verschmutzungen befreit. Von planaren Scheibenoberflächen lassen sich anhaftende mikroskopische Verunreinigungen mit diesem Verfahren vollständig entfernen. Ist die Oberfläche jedoch strukturiert, so findet zum Teil nur eine Umverteilung der Verunreinigungen statt. Sie lagern sich infolge der Bürstenrotation an Stufen und in mikroskopischen Öffnungen an, so dass keine vollständige Reinigung gewährleistet ist. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist die mögliche mechanische Beschädigung des Wafers bei sehr feinen Strukturen infolge der rotierenden Bürsten. Beispielsweise können Polysiliziumbahnen mit einer Breite von unter 100 nm bei 250 nm Strukturhöhe aufgrund der mechanischen Belastung durch die Bürstenhaare leicht vom Untergrund abreißen.

Beim Ultraschallbad wird der Wafer in eine Flüssigkeit gegeben, die aus Wasser – versetzt mit einem speziellen Ultraschallreinigung s- und Netzmittel – besteht. Durch die Ultraschallanregung im MHz-Bereich lösen sich auch stärker haftende Partikel von der Oberfläche der Scheibe, während das Reinigungsmittel zum Teil auch Metalle bindet und molekulare Verunreinigungen angreift. Jedoch reicht die Ultraschallreinigung keinesfalls zum Entfernen sämtlicher organischer Substanzen und Schwermetalle aus.

Vergleichbare Reinigungsergebnisse lassen sich mit der Hochdruckreinigung erzielen. Hier wird eine erhitzte Reinigungslösung mit hohem Druck (bis zu 60 bar) auf den rotierenden Wafer gespritzt. Die Methode beseitigt mikroskopische und teilweise molekulare Verunreinigungen auch aus feinen Strukturen wie Kontaktöffnungen, entfernt jedoch kaum ionischen und metallischen Verunreinigungen. Allerdings werden bei hohem Druck auch feine Strukturen vom Untergrund abgelöst.

Ein wirkungsvoller Reinigungsschritt kann auch eine kurze thermische Oxidation der Scheibenoberfläche sein, die zur Einlagerung vieler Oberflächenverunreinigungen in das aufwachsende Siliziumdioxid führt. Nach dem Entfernen des gewachsenen Oxidfilms in verdünnter Flusssäure steht eine gereinigte Siliziumoberfläche zur Verfügung. Speziell vor der Gateoxidation sollte dieser Reinigungsschritt immer durchgeführt werden.

Weitere Reinigungsprozesse nutzen verschiedene Lösungsmittel, z. B. Aceton, Propanol und Ethanol, zum Entfernen von Fotolackresten oder molekularen Rückständen wie Fette und Öle. Dabei ist zu beachten, dass diese Lösungsmittel Kohlenstoffrückstände auf dem Wafer hinterlassen können, die das störungsfreie Aufwachsen weiterer Schichten negativ beeinflussen.

9.3 Ätzlösungen zur Scheibenreinigung

Um die organischen, atomaren und ionischen Verschmutzungen vollständig von den Siliziumscheiben abzulösen, reichen die oben genannten Verfahren nicht aus. Viele Verunreinigungen lassen sich nur mit aggressiven Ätzlösungen entfernen, indem organische Reste oxidiert, Metallionen durch Komplexbildung gebunden und Oberflächen gezielt schwach abgetragen werden. Die entstehenden Reaktionsprodukte gehen dabei jeweils in Lösung.

Organische Reste an der Scheibenoberfläche, z. B. Fotolackrückstände, lassen sich in heißer H₂SO₄/H₂O₂-Lösung (Caro-Ätzlösung , Piranha-Ätzlösung ) bei ca. 80 °C durch Oxidation ablösen. Die Lösung trägt auch dicke organische Schichten ab, lässt aber auf manchen Untergründen eine dünne organische Restschicht zurück, die auch bei langer Behandlungszeit nicht komplett entfernt wird. Silizium, SiO₂ und Si₃N₄ werden von dieser Lösung nicht angegriffen, die meisten Metallschichten dagegen werden innerhalb kurzer Zeit vollständig entfernt. Anstatt mit Wasserstoffperoxid kann die Lösung auch mit Ammoniumperoxodisulfat ((NH₄)₂S₂O₈) angesetzt werden, allerdings bleiben dann nach der Reinigung häufig Schlieren auf der Scheibenoberfläche zurück. Die Lösung weist direkt nach dem Ansetzen die stärkste Reinigungswirkung auf, kann aber bis zu einigen Tagen genutzt werden.

Die unter dem Namen „Standard Clean 1 “ (SC1) weit verbreitete Reinigungslösung zum Entfernen organischer Rückstände besteht aus einer Mischung aus NH₄OH/H₂O₂ und Wasser im Verhältnis 5:1:1. Sie beseitigt organische Substanzen restlos, kann jedoch keine dickeren Schichten wie Fotolacke in vertretbarer Zeit entfernen. Die Lösung bindet zusätzlich bestimmte Schwermetalle wie Au, Ag, Cu, Zn, Cr, Ni, Co und Cd. Zu beachten ist, dass diese Lösung nach vollständiger Zersetzung des Wasserstoffperoxids Silizium ätzt, d. h. die Lösung muss in kurzen Zeitabständen (täglich) erneuert werden.

In Wasser verdünnte Flusssäure dient bei der Reinigung zum Ätzen des natürlichen Oberflächenoxides (Lageroxid ). Da die Flusssäure nicht frei von Schwermetallen hergestellt werden kann, lagern sich diese während des Ablösens zum Teil auf dem Wafer ab. Deshalb muss dem Ätzen mit HF ein Reinigungsschritt folgen, der die Metalle wieder von der Oberfläche abträgt.

Zum Entfernen von Schwermetallen und ionischen Verunreinigungen dient eine HCl/H₂O₂/H₂O-Lösung im Verhältnis 1:1:6 bei ca. 80 °C. Sie bildet mit den Metallatomen wie Au, Cu und Fe lösliche Komplexe, gleichzeitig werden Natrium und Kalium in Form von Salzen in der Lösung gebunden.

Weitere oxidierende Reinigungslösungen, die in der Halbleitertechnologie gebräuchlich sind, basieren auf Mischungen aus Schwefelsäure/Ammoniumperoxodisulfat, Schwefelsäure/Salpetersäure und rauchender Salpetersäure. Zum Lösen von Metallen ist auch eine Mischung aus Ameisensäure, Wasserstoffperoxid und Wasser geeignet, allerdings ist die Wirkung weniger ausgeprägt als bei der HCl-Lösung.

Trotz dieser aggressiven Säuren bleiben Polymere, die als Ablagerungen in Trockenätzschritten entstanden sind, häufig auf der Scheibenoberfläche zurück. Sie lassen sich mit speziell entwickelten Lösungsmittelmischungen, denen die Scheiben während einer Tauch- oder Sprühreinigung für einige Minuten ausgesetzt werden, entfernen. Die erhitzte Chemikalie greift die Polymere an und führt sie in flüssige Reaktionsprodukte über, so dass keine Partikel entstehen.

Zu beachten ist, dass die bisher genannten Ätzlösungen keinesfalls nach der Metallisierung der Scheiben angewendet werden dürfen, da sie Aluminium mit hoher Ätzrate von der Scheibenoberfläche abtragen. Für metallisierte Scheiben sind nur organische Lösungsmittel zulässig.

9.4 Beispiel einer Reinigungssequenz

Eine effiziente Scheibenreinigung beinhaltet eine Folge von Reinigungsschritten, um sämtliche Verschmutzungen von der Oberfläche des Kristalls zu entfernen. Die Reihenfolge der Schritte hat dabei einen wesentlichen Einfluss auf das Reinigungsergebnis, da Abschattungseffekte bzw. Wechselwirkungen zwischen den verwendeten Lösungen und Verfahren auftreten können, die dann ein unvollständiges Reinigungsergebnis bewirken.

Partikel führen nicht nur zu Störungen an der Scheibenoberfläche, sie verschmutzen auch die Reinigungslösungen. Folglich muss die Scheibe zu Beginn der Reinigung von Partikeln befreit werden, z. B. durch Abblasen mit Stickstoff. Stark haftende Partikel, die einen Ätzangriff der Reinigungslösungen maskieren können, werden anschließend durch Ultraschallreinigung entfernt. Die Reinigungsflüssigkeit wird in Reinstwasser (deionisiertes, feinst gefiltertes, keimfreies Wasser) abgespült, um eine Lösungsdurchmischung zu verhindern.

Es folgen das Entfernen grober organischer Reste in H₂SO₄/H₂O₂-Lösung bei 80 °C sowie ein erneuter Spülschritt in Reinstwasser . Zum restlosen Ablösen eventueller organischer Rückstände werden die Scheiben in NH₄OH/H₂O₂-Lösung weiterbehandelt. Eine Reinstwasserspülung entfernt die Laugenrückstände von der Scheibenoberfläche. Damit sind alle möglichen, maskierend wirkenden Rückstände vollständig von der Scheibenoberfläche entfernt. Die Ammoniaklösung hat zusätzlich bereits einige Schwermetalle abgetragen, jedoch ist zur Bindung sämtlicher ionischen und metallischen Verunreinigungen eine HCl-Behandlung sinnvoll.

Vor dem HCl-Bad wird – falls es der Prozess erfordert – das natürliche Oberflächenoxid des Siliziums mit einer kurzzeitigen nasschemischen Ätzung in verdünnter Flusssäure entfernt. Dieser Schritt darf jedoch nicht angewendet werden, wenn gewünschte Oxidschichten vorhanden sind. Während dieses Ätzvorgangs können sich noch weitere Schwermetalle aus der Flusssäure an der Scheibenoberfläche anlagern.

Folglich ist nach dem Spülen in Reinstwasser ein Ätzschritt zur Beseitigung von Schwermetallen und Alkaliionen in einer HCl/H₂O₂/H₂O-Lösung zwingend notwendig, um diese Elemente zu binden und ein Eindringen in den Siliziumkristall zu verhindern. Die erhitzte Lösung sollte 20 min auf die Scheibenoberfläche einwirken.

Zum Schluss der Reinigungssequenz folgen ein letzter Spülschritt in Reinstwasser und das Trocknen der Scheiben unter Stickstoffatmosphäre in einer Trockenschleuder. Anstelle des Abschleuderns ist ein Abblasen mit einem Stickstoff/Isopropanol-Gasgemisch verbreitet, welches die Oberflächenspannung des Spülwassers reduziert und zum Ablaufen des Wassers als Film von der Oberfläche führt. Der Wasserfilm transportiert eventuell noch vorhandene Verunreinigungen beim Abfließen vom Wafer.

Die vorgestellte Sequenz kann in Abhängigkeit von den vorhergehenden Bearbeitungsschritten verkürzt werden. Z. B. darf nach der Gateoxidation keine Flusssäureätzung erfolgen, da sie das dünne Gateoxid zu stark von der Scheibenoberfläche abträgt. Liegt direkt nach der Reinigung eine nasschemische Ätzung an, kann das Trockenschleudern der Scheiben entfallen.

Im Anschluss an den Metallisierungsprozess verbietet sich der Einsatz der hier vorgestellten aggressiven Reinigung in Ätzlösungen. Nach der Partikelbeseitigung durch Abblasen und Ultraschallreinigung lassen sich nur entfettend wirkende organische Lösungsmittel wie Isopropanol, Aceton oder Alkohol zum Ablösen der Verunreinigungen einsetzen. Eine Entfernung der Polymere, die bei der Aluminium-Ätzung im Trockenätzverfahren entstehen können, mit speziellen Lösungsmittelmischungen ist empfehlenswert.

9.5 Aufgaben zur Scheibenreinigung

Aufgabe 9.1

Bei einer TEOS-Oxidabscheidung benetzt ein Staubpartikel aus 0,05 pg Bor (ρ _Bor = 2,47 g/cm³) die Siliziumoberfläche auf 5 μm². Welche Dotierstoffkonzentration entsteht an der Scheibenoberfläche, falls der gesamte Borgehalt bei der nachfolgenden Diffusion von 1 h bei 960 °C senkrecht in den Kristall (N _D = 2 · 10¹⁴ cm³) eindringt?

In welcher Tiefe liegt der pn-Übergang?

Aufgabe 9.2

Die Ausbeute funktionstüchtiger Schaltungen in einem MOS-Prozess mit 10 Maskenebenen beträgt aufgrund von Partikelablagerungen nur 30 % (Schaltungsfläche 100 mm²/Chip) je Wafer. Berechnen Sie die mittlere Defektdichte je Maskenebene unter der Annahme einer statistischen Verteilung der Fehler auf der Scheibe und einer gleichmäßigen Verteilung der Partikel auf die einzelnen Maskenebenen!