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Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise

Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise. Reinigungsverfahren. Herstellung eines Wafers. DRAM. Über 550 Prozessschritte Etwa 17% davon sind Reinigungsschritte 90nm minimale Strukturbreite International Technology Roadmap for Semiconductors.

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Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise

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Presentation Transcript

  1. Chemie in der Herstellung integrierter Schaltkreise Reinigungsverfahren

  2. Herstellung eines Wafers

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

  4. 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

  5. Verunreinigungen

  6. Übersicht • Radio Corporation of America (RCA – Reinigung) • Ultra- und Megaschallreinigung

  7. Photoresist SiO2-Deckschicht Wafer SPM (Piranha-Dip) • H2SO4 /H2O2 (Caro´sche Säure ) etwa 3:1 • Entfernt Reste des Photoresists • Hinterlässt SiO2-Oberfläche (teilweise sulfatterminiert) • Nachteile: „SPM-Haze“ • 2 NH3 + H2SO4→ (NH4)2SO4

  8. HF-Dip (Oxidentfernung) • HF 5% in Wasser • Hinterlässt Wasserstoff-terminierte Oberfläche • Nachteil: Cu-haltig (Halbleitergift) SiO2 + 4 HF → H2[SiF6] + 2 H2O

  9. HF-Darstellung • CaF2 + H2SO4→ CaSO4 + 2HF • Destillative Reinigung • Reaktoren oft aus Monellmetall (Cu/Ni – Legierung)

  10. Partikel Oxidschicht Wafer Underetching

  11. Standard Clean 1 (SC1) NH3 / H2O2 / H2O Früher 1:1:5 bei 80°C Heute eher 1:4:20 bei 50°C Löst organische Substanzen t1/2 : Stunden bis Tage Nachteile: Aufrauhung der Oberfläche SiO2 + 2 OH-→ SiO32- + 2 H2O Si + H2O2→ SiO2 + 2 H2O

  12. Katalytische Zersetzung von H2O2 2 H2O2→ 2 H2O + O2 ΔGr0 = -128,8 kJ/mol Halbwertszeit von H2O2 in SC1 bei 70 °C [Fe] < 0,08 ppbw  t1/2 6,8 Tage [Fe] = 1 ppbw  t1/2 1,7 Stunden

  13. Haber-Weiss Mechanismus Haber-Weiss-Mechanismus

  14. Standard Clean 2 (SC2) • HCl/ H2O2 / H2O • 1 : 1 : 5 bei 75°C • Löst Metalle • H2O2 –Zersetzung durch Chlorid Ionen katalysiert. • t1/2 ≈ 20 min

  15. Zusammenfassung

  16. Ausblick • Höhere Verdünnungen • Niedrigere Temperaturen • Komplexbildner • Zusammenfassung von Reinigungsschritten

  17. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

  18. Haber-Weiss-Mechanismus und Fenton- Reaktion Verschwindende Geschwindigkeitskonstante Katalyse von Blau durch die sogenannte Fenton-Reaktion

  19. Wasserstoffperoxid-Darstellung

  20. Kat. Zersetzung durch Chlorid

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