半導體潔淨廠房中的四大汙染物

汙染是可能（néng）將新興的芯片生產工業（yè）扼殺於搖籃中的（de）首要問題之一。半導體工業起（qǐ）步於（yú）由航空工（gōng）業發（fā）展而來的潔淨室技術。如（rú）今，大規模的（de）複雜的潔（jié）淨室輔助工業（yè）已經（jīng）形成，潔淨室技術也與芯片的設計及線（xiàn）寬技術（shù）同步發展。通過不斷（duàn）地解決在各個芯片技術時（shí）代所存在的汙染問題，這一工業自身也得到了發展。以（yǐ）前的一些小問題，有可能成為當今芯片生產中足以致命的缺陷。
半導體器件極易受到多種（zhǒng）汙染物的損害。這些汙染物可歸納為以下四類。分別是：
1. 微粒 
2. 金屬離子 
3. 化學物質 
4. 細菌
微粒：半導（dǎo）體（tǐ）器件，尤其是高密度的（de）集成電路，易受到各種汙染（rǎn）的損害。器件對於汙染的敏感度取決於較小的特征圖形（xíng）的（de）尺寸和晶片表麵沉積層（céng）的薄度。目前的量度尺寸已經降到亞微米級。一微米（μm）是非常小的。一厘米（mǐ）等於10，000微米。人的（de）頭發（fā）的直徑為100微米。這種非常（cháng）小的器件尺（chǐ）寸（cùn）導致器（qì）件極易受到（dào）由人（rén）員（yuán），設（shè）備和工藝操作用使用的化學品所產生的存在（zài）於空氣（qì）中的顆（kē）粒汙染的損害。由於特征圖形尺寸越來（lái）越小，膜層越（yuè）來（lái）越薄（báo），所允許存在的微粒尺寸也必須被控製在更小的尺度（dù）上。
由經驗所得出的法則（zé）是微粒的大小要小於器件上zui小的特征圖形尺寸的1/10倍1。直徑為0.03微米的微（wēi）粒將會損害0.3微米線寬大小的特征圖形。落於器件的關（guān）鍵部位並毀（huǐ）壞了器件功能的微粒被稱為致命缺陷。致命缺陷還包括晶體缺陷和其它由於工藝過程引入（rù）帶來（lái）的問題。在（zài）任何晶片上，都存（cún）在大量的微粒。有些屬於致命性的，而其它一些（xiē）位於器件不太敏感的區域則不會造成器件缺陷。1994年， SIA將0.18微米設計的（de）光刻操作中的缺陷密度定為0.06微米135個，每平方厘米每層。
金屬離子：半導體器（qì）件（jiàn）在整個晶（jīng）片上N型和P型的摻雜區域以及在的N/P 相鄰區域，都需要具有可（kě）控的（de）電阻率。通過在晶體和晶片上有目的（de）地摻雜特定的摻雜離子來實現對這三個性質的控製。非常少（shǎo）量的摻雜物即可實現我們希望的效果。但遺憾的是，在晶片中出現的極少量的具有電性的汙染物也會改變器件（jiàn）的典型特征，改變它的工作表現和可靠性參數。
可以引（yǐn）起（qǐ）上述問（wèn）題的汙染物稱為可移動離子汙染物（MICs）。它們是在材料中以離子形態（tài）存在的金屬（shǔ）離子。而且，這些（xiē）金屬離子在半導體材料中具有很（hěn）強的可移動性。也就是說，即便在器件通過了電性能測試並且運（yùn）送出去，金屬（shǔ）離子仍可在器件中移動從而造成器件（jiàn）失效。遺憾的是，能夠在矽器件中引起這些問題的金屬存在於絕大部分的化學物質中。
鈉是在未經處理的化學（xué）品中zui常見（jiàn）的可移動離子汙染物，同時也是矽中移動性zui強的物質。因（yīn）此，對鈉的控製成為矽片生產的首（shǒu）要（yào）目標。MIC的問題在MOS器件中表現zui為嚴重，這一（yī）事實促使一（yī）些化學品生產商研（yán）製開發MOS級或低鈉（nà）級的化學品。這（zhè）些標識都意味著（zhe）較低的可（kě）移動汙染物的等級。
化學品：在半導體工藝領域第三大（dà）主要的汙染物（wù）是不需要的化學物質。工藝過程（chéng）中所用的（de）化學（xué）品和水可能會受到對芯片工藝產生影響的痕量物質的汙染。它們將導（dǎo）致晶片表麵受到（dào）不需要的刻蝕，在器件上生成無法除去的化合物，或者引起不均（jun1）勻（yún）的（de）工藝過程。氯就是這樣一種汙染物，它在工藝過（guò）程中用到的化學品中的含量受到嚴格的控製。
細（xì）菌：細菌是第四類的（de）主要汙染物。細菌是在水的係統中或不定期清洗的表麵生成的有機（jī）物。細菌一旦在器（qì）件上形成，會（huì）成（chéng）為顆粒狀汙染物（wù）或給器件表麵引入不希望見到的金屬離子。