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CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE DISPOSITIVOS

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CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA

DE FABRICAÇÃO DE DISPOSITIVOS

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CORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICA

DEFINIÇÃO DE PADRÕES

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CORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICA

PERFIS DE ETCHINGS

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CORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICA

PERFIS DE ETCHINGS

CARACTERÍSTICA DA CORROSÃO ÚMIDA

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CORROSÃO ÚMIDA NA MICROELETRÔNICA

PRINCIPAIS PRODUTOS P/ ETCHING

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LIMPEZA NA MICROELETRÔNICA

NÍVEIS DE CONTAMINAÇÃO E DENSIDADES DE DEFEITOS:

•CRITICAL DEFECT SIZE: tamanho máximo da partícula p/ criar

um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha;

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LIMPEZA NA MICROELETRÔNICA

NÍVEIS DE CONTAMINAÇÃO E DENSIDADES DE DEFEITOS:

•CRITICAL DEFECT SIZE: tamanho máximo da partícula p/ criar

um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha;

•LOCALIZED LIGHT SCATTERES (LLS): densidade de partículas

medidas sobre lâminas virgens - sistemas automáticos - LASER;

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LIMPEZA NA MICROELETRÔNICA

NÍVEIS DE CONTAMINAÇÃO E DENSIDADES DE DEFEITOS:

•CRITICAL DEFECT SIZE: tamanho máximo da partícula p/ criar

um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha;

•LOCALIZED LIGHT SCATTERES (LLS): densidade de partículas

medidas sobre lâminas virgens - sistemas automáticos - LASER;

•GATE OXIDE INTEGRITY (GOI): controle de contaminantes no

processo de fabricação dos isolantes de porta MOS - campos elétricos

aplicados à porta - testar a tensão de ruptura máxima;

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LIMPEZA NA MICROELETRÔNICA

NÍVEIS DE CONTAMINAÇÃO E DENSIDADES DE DEFEITOS:

•CRITICAL DEFECT SIZE: tamanho máximo da partícula p/ criar

um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha;

•LOCALIZED LIGHT SCATTERES (LLS): densidade de partículas

medidas sobre lâminas virgens - sistemas automáticos - LASER;

•GATE OXIDE INTEGRITY (GOI): controle de contaminantes no

processo de fabricação dos isolantes de porta MOS - campos elétricos

aplicados à porta - testar a tensão de ruptura máxima;

•CONTAMINAÇÃO POR Fe, Na, Ca: da ordem de 1010 cm-3.

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LIMPEZA NA MICROELETRÔNICA

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

CONTAMINAÇÃO

PROVENIENTE:

•ETAPAS DE PROCESSOS;

•MANIPULAÇÃO/AMOSTRAS;

•SOLUÇÕES QUÍMICAS;

•SALAS SEM CONTROLE DE

PARTÍCULAS.

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

ELEMENTOS INDESEJÁVEIS: Fe, Cu , Au

CONTAMINAÇÃO

PROVENIENTE:

•ETAPAS DE PROCESSOS;

•MANIPULAÇÃO/AMOSTRAS;

•SOLUÇÕES QUÍMICAS

•SALAS SEM CONTROLE DE

PARTÍCULAS;

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

ELEMENTOS INDESEJÁVEIS: Fe, Cu , Au

e principalmente íons alcalinos Na+ e K+.

CONTAMINAÇÃO

PROVENIENTE:

•ETAPAS DE PROCESSOS;

•MANIPULAÇÃO/AMOSTRAS;

•SOLUÇÕES QUÍMICAS;

•SALAS SEM CONTROLE DE

PARTÍCULAS.

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

cargas móveis no óxido (QM) - íons alcalinos

VFB

METAL ÓXIDO

SILÍCIO

CAPACITOR

MOS

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

cargas móveis no óxido (QM) - íons alcalinos

ox

M

ox

fASi

FBTHC

qQ

C

NVV

)2(2

VFB

METAL ÓXIDO

SILÍCIO

CAPACITOR

MOS

TENSÃO DE LIMIAR

P/ óxido de 10nm e

QM=6.5x1011cm-2,

VTH=0.1V TENSÃO DE FLAT-BAND

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

cargas móveis no óxido (QM) - íons alcalinos

ox

M

ox

fASi

FBTHC

qQ

C

NVV

)2(2

VFB

METAL ÓXIDO

SILÍCIO

CAPACITOR

MOS

TENSÃO DE LIMIAR

P/ óxido de 10nm e

QM=6.5x1011cm-2,

VTH=0.1V TENSÃO DE FLAT-BAND

NÍVEIS ACEITÁVEIS - QM1010cm-2

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS MEMÓRIAS DE DRAM (MEMÓRIAS DE ACESSO RANDÔMICO-DINÂMICAS)

BITS- GUARDADOS NA FORMA DE CARGA

ARMAZENADA EM UM CAPACITOR MOS

Escreve ou acessa a informação

armazenada no capacitor

0 ou 1

atualmente256MBits DRAMs A informação

armazenada no

capacitor espera

para ser lida

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS MEMÓRIAS DE DRAM (MEMÓRIAS DE ACESSO RANDÔMICO-DINÂMICAS)

BITS- GUARDADOS NA FORMA DE CARGA

ARMAZENADA EM UM CAPACITOR MOS

Escreve ou acessa a informação

armazenada no capacitor

0 ou 1

atualmente256MBits DRAMs

IFUGA no capacitor

diminui

gradativamente a

carga armazenada

A informação

armazenada no

capacitor espera

para ser lida

Devido à elementos metálicos: Cu, Fe, Au

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS MEMÓRIAS DE DRAM (MEMÓRIAS DE ACESSO RANDÔMICO-DINÂMICAS)

BITS- GUARDADOS NA FORMA DE CARGA

ARMAZENADA EM UM CAPACITOR MOS

Escreve ou acessa a informação

armazenada no capacitor

0 ou 1

atualmente256MBits DRAMs

IFUGA no capacitor

diminui

gradativamente a

carga armazenada

A informação

armazenada no

capacitor espera

para ser lida

Devido à elementos metálicos: Cu, Fe, Au CENTROS DE

RECOMBINAÇÃO

TRAPS

rgN

1

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

Oxid

e T

hic

knes

s (n

m)

Estudo da Oxidação

após limpeza

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

Oxid

e T

hic

knes

s (n

m)

Estudo da Oxidação

após limpeza

tox após piranha

Retira gordura

oxida superfície

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1. LIMPEZA - CONCEITOS BÁSICOS

Oxid

e T

hic

knes

s (n

m)

Estudo da Oxidação

após limpeza

tox após piranha

toxapós amoníaco Retira gordura e metais,

oxida menos a superf.

Retira gordura

oxida superfície

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1.1. LIMPEZA - Nível 1 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: SALAS LIMPAS

CLASSES DE LIMPEZA

DE SALAS LIMPAS:

CLASSE1 1partícula/pé3

CLASSE10 10partículas/pé3

CLASSE100 100partículas/pé3

CLASSE1000 1000partículas/pé3

Partículas provenientes das pessoas, dos instrumentos, das

máquinas, das soluções químicas e dos gases de processos.

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1.1. LIMPEZA - Nível 1 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: SALAS LIMPAS

CLASSES DE LIMPEZA

DE SALAS LIMPAS:

CLASSE1 1partícula/pé3

CLASSE10 10partículas/pé3

CLASSE100 100partículas/pé3

CLASSE1000 1000partículas/pé3

Partículas provenientes das pessoas, dos instrumentos, das

máquinas, das soluções químicas e dos gases de processos.

Filtros HEPA

(High Efficiency Particulate Air)

Poros(diam.) <1micra

Fibra de vidro

ultra-fina

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1.1. LIMPEZA - Nível 1 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: SALAS LIMPAS

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

FRONT-END

PROCESSES

BACK-END

PROCESSES

T T OXIDATION,

ANNEALING

LIMPEZA NÃO

CRÍTICA LIMPEZA

CRÍTICA

Limpeza orgânica

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

FRONT-END

PROCESSES

BACK-END

PROCESSES

T T OXIDATION,

ANNEALING

LIMPEZA NÃO

CRÍTICA LIMPEZA

CRÍTICA

REMOÇÃO DE RESISTE

(polímero) :

•solução piranha: ácido(H2SO4) +oxidante forte(H2O2)

Limpeza orgânica

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

FRONT-END

PROCESSES

BACK-END

PROCESSES

T T OXIDATION,

ANNEALING

LIMPEZA NÃO

CRÍTICA LIMPEZA

CRÍTICA

REMOÇÃO DE RESISTE

(polímero) :

•solução piranha: ácido(H2SO4) +oxidante forte(H2O2)

p/ decompor o resiste em

CO2 + H2O

Limpeza orgânica

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

FRONT-END

PROCESSES

BACK-END

PROCESSES

T T OXIDATION,

ANNEALING

LIMPEZA NÃO

CRÍTICA LIMPEZA

CRÍTICA

REMOÇÃO DE RESISTE

(polímero) :

•solução piranha: ácido(H2SO4) +oxidante forte(H2O2)

p/ decompor o resiste em

CO2 + H2O

•Limpeza orgânica:

acetona fria +

acetona aquecida

(80C/10min)

+ isopropanol aquecido

(80C/10min) Limpeza orgânica

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

FRONT-END

PROCESSES

BACK-END

PROCESSES

T T OXIDATION,

ANNEALING

LIMPEZA NÃO

CRÍTICA LIMPEZA

CRÍTICA

REMOÇÃO DE RESISTE

(polímero) :

•plasma de O2

(vantagem: menos poluente)

p/ decompor o resiste em

CO2 + H2O

Limpeza orgânica

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

FRONT-END

PROCESSES

BACK-END

PROCESSES

T T OXIDATION,

ANNEALING

LIMPEZA NÃO

CRÍTICA LIMPEZA

CRÍTICA

Método RCA:

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

•Solução de amoníaco SC-1 ( pH ) : remove orgânicos (gordura) e metais de

transição : Au, Ag, Cu, Ni, Zn,Cd, Co e Cr. Método RCA:

Forma complexo solúveis Cu(NH3)4+2

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

•Solução de amoníaco SC-1 ( pH ) : remove orgânicos (gordura) e metais de

transição : Au, Ag, Cu, Ni, Zn,Cd, Co e Cr.

Dissolve o óxido nativo sobre o Si e

cresce um novo óxido por oxidação da superfície

Método RCA:

Forma complexos solúveis Cu(NH3)4+2

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

•Solução de amoníaco SC-1 ( pH ) : remove orgânicos (gordura) e metais de

transição : Au, Ag, Cu, Ni, Zn,Cd, Co e Cr.

Dissolve o óxido nativo sobre o Si e

cresce um novo óxido por oxidação da superfície

NH4OH corroe Si rugosidade

de superfície

Método RCA:

Forma complexos solúveis Cu(NH3)4+2

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

•Solução de amoníaco SC-1 ( pH ) : remove orgânicos (gordura) e metais de

transição : Au, Ag, Cu, Ni, Zn,Cd, Co e Cr.

Dissolve o óxido nativo sobre o Si e

cresce um novo óxido por oxidação da superfície

NH4OH corroe Si rugosidade

de superfície

[NH4OH ] na solução

Os bequers, barquetas e pinças,

usados nas limpezas das lâminas, são limpos com esta solução SC-1

Método RCA:

Forma complexos solúveis Cu(NH3)4+2

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

•Solução de HCl - SC-2 ( pH ) : remove íons alcalinos e cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 .

Método RCA:

Page 38: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

Método RCA:

•Solução de HCl - SC-2 ( pH ) : remove íons alcalinos e cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 .

Os cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 formam hidróxidos

insolúveis de NH4OH na solução SC-1.

Page 39: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

Método RCA:

•Solução de HCl - SC-2 ( pH ) : remove íons alcalinos e cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 .

Os cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 formam hidróxidos

insolúveis de NH4OH na solução SC-1.

Estes metais precipitam sobre a superfície do Si

na solução SC-2 formam compostos solúveis

Método RCA:

Page 40: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

•Solução de HCl - SC-2 ( pH ) : remove íons alcalinos e cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 .

Os cátions: Al+3 , Fe+3 e Mg+2 formam hidróxidos

insolúveis de NH4OH na solução SC-1.

Estes metais precipitam sobre a superfície do Si

na solução SC-2 formam compostos solúveis

Solução SC-2 termina de remover os

resíduos de Au e de Cu

Método RCA:

Page 41: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Page 42: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Processo de oxidação dos metais

Page 43: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Processo de oxidação dos metais

Definição:

•oxidaçãoremove e- dos átomos Reação vai p/ direita;

eHOSiOHSi 442 2

2

2

0

zeMM z0

Page 44: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Processo de oxidação dos metais

Definição:

•oxidaçãoremove e- dos átomos Reação vai p/ direita;

•redução adiciona e- aos átomos Reação vai p/ esquerda;

eHOSiOHSi 442 2

2

2

0

zeMM z0

Page 45: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Processo de oxidação dos metais

Definição:

•oxidaçãoremove e- dos átomos Reação vai p/ direita;

•redução adiciona e- aos átomos Reação vai p/ esquerda;

eHOSiOHSi 442 2

2

2

0

zeMM z0

Redutores

lado

esquerdo

Page 46: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Processo de oxidação dos metais

Definição:

•oxidaçãoremove e- dos átomos Reação vai p/ direita;

•redução adiciona e- aos átomos Reação vai p/ esquerda;

eHOSiOHSi 442 2

2

2

0

zeMM z0

Oxidantes

lado

direito

Redutores

lado

esquerdo

Page 47: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

P/ remover metais sobre Si Convertê-los em íons solúveis nas

soluções de limpeza

Processo de oxidação dos metais

Definição:

•oxidaçãoremove e- dos átomos Reação vai p/ direita;

•redução adiciona e- aos átomos Reação vai p/ esquerda;

eHOSiOHSi 442 2

2

2

0

zeMM z0

Oxidantes

lado

direito

Redutores

lado

esquerdo

Prevalece a equação com oxidantes mais fortes, ou seja,

com menor potencial de oxidação.

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

Page 48: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

Page 49: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Prevalece a equação com oxidantes mais fortes, ou seja,

com menor potencial de oxidação.

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

reação Fe+3/Fe prevalece

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Prevalece a equação com oxidantes mais fortes, ou seja,

com menor potencial de oxidação.

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

reação Fe+3/Fe prevalece Reação vai p/ direita

Deposita Fe sobre a lâmina de Si, que sofre oxidação

A outra equação vai p/ esquerda

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Adicionando H2O2 na Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Adicionando H2O2 na Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Prevalece a equação com oxidantes mais fortes, ou seja,

com menor potencial de oxidação.

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

reação H2O2 / H2O prevalece

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Adicionando H2O2 na Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Prevalece a equação com oxidantes mais fortes, ou seja,

com menor potencial de oxidação.

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

reação H2O2 / H2O prevalece Reação vai p/ direita

Cria-se íons solúveis de Fe na solução e o Si oxida As outras

equações vão p/

esquerda

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Adicionando H2O2 na Solução aquosa contendo uma lâmina de Si e átomos de Fe:

Prevalece a equação com oxidantes mais fortes, ou seja,

com menor potencial de oxidação.

Se há elétrons disponíveis na solução, o oxidante mais forte irá consumí-los

reação H2O2 / H2O prevalece Reação vai p/ direita

Cria-se íons solúveis de Fe na solução e o Si oxida As outras

equações vão p/

esquerda

Base da limpeza RCA

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Eq.s de

Oxi-redução

dominante

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: H2O2 na LIMPEZA DE LÂMINAS

Eq.s de

Oxi-redução

dominante

As soluções Piranha (H2SO4) e as SC-1 (amoníaco) e SC-2 (HCl) do método RCA

dependem do potencial de oxidação da H2O2 p/ remoção de orgânicos e de metais

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE CONTAMINANTES:

H2O D.I. na LIMPEZA DE LÂMINAS

ÁGUA FILTRADA E DEIONIZADA H2O D.I.

RESISTIVIDADE NÃO É INFINITA

OHHOH2EM EQUILÍBRIO E

T AMBIENTE

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE CONTAMINANTES:

H2O D.I. na LIMPEZA DE LÂMINAS

ÁGUA FILTRADA E DEIONIZADA H2O D.I.

RESISTIVIDADE NÃO É INFINITA

OHHOH2EM EQUILÍBRIO E

T AMBIENTE

313106][][ cmxOHH

125 .103.9 scmxDHdededifusivida125 .103.5 scmxDOHdededifusivida

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE CONTAMINANTES:

H2O D.I. na LIMPEZA DE LÂMINAS

ÁGUA FILTRADA E DEIONIZADA H2O D.I.

RESISTIVIDADE NÃO É INFINITA

OHHOH2EM EQUILÍBRIO E

T AMBIENTE

313106][][ cmxOHH

125 .103.9 scmxDHdededifusivida

EinsteinNerstkT

zqD

125 .103.5 scmxDOHdededifusivida

MOBILIDADE DO

ÍON NA SOLUÇÃO

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE CONTAMINANTES:

H2O D.I. na LIMPEZA DE LÂMINAS

ÁGUA FILTRADA E DEIONIZADA H2O D.I.

RESISTIVIDADE NÃO É INFINITA

OHHOH2EM EQUILÍBRIO E

T AMBIENTE

112

3

125

59.3109.25

.103.9

sVcmVx

scmx

kT

qDH

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE CONTAMINANTES:

H2O D.I. na LIMPEZA DE LÂMINAS

ÁGUA FILTRADA E DEIONIZADA H2O D.I.

RESISTIVIDADE NÃO É INFINITA

OHHOH2EM EQUILÍBRIO E

T AMBIENTE

112

3

125

59.3109.25

.103.9

sVcmVx

scmx

kT

qDH

112

3

125

04.2109.25

.103.5

sVcmVx

scmx

kT

qDOH

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE CONTAMINANTES:

H2O D.I. na LIMPEZA DE LÂMINAS

ÁGUA FILTRADA E DEIONIZADA H2O D.I.

RESISTIVIDADE NÃO É INFINITA

OHHOH2EM EQUILÍBRIO E

T AMBIENTE

112

3

125

59.3109.25

.103.9

sVcmVx

scmx

kT

qDH

112

3

125

04.2109.25

.103.5

sVcmVx

scmx

kT

qDOH

Mq OHH

18][

1

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA COMPLETA

Importante:

limpeza

efetiva da

lâmina de Si

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA COMPLETA

Importante:

limpeza

efetiva da

lâmina de Si

Graus de pureza dos

produtos químicos:

•PA

•GE

•CMOS

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA COMPLETA

Importante:

limpeza

efetiva da

lâmina de Si

Graus de pureza dos

produtos químicos:

•PA

•GE

•CMOS

Usado na

fabricação de

dispositivos

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1.2. LIMPEZA - Nível 2 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: LIMPEZA DE LÂMINAS

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING

Remoção de resíduos:

• Fe, Cu, Au, etc;

•Na+, K+, etc;

•oxigênio no substrato

de Si (método CZ).

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING

Remoção de resíduos:

• Fe, Cu, Au, etc;

•Na+, K+, etc;

•oxigênio no substrato

de Si (método CZ).

Resíduos

Capturados por defeitos mecânicos ou por armadilhas químicas

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING

Remoção de resíduos:

• Fe, Cu, Au, etc;

•Na+, K+, etc;

•oxigênio no substrato

de Si (método CZ).

Resíduos difusividade podem criar níveis de impurezas no Si

Capturados por defeitos mecânicos ou por armadilhas químicas CENTROS DE

RECOMBINAÇÃO

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

•PSG (fosforosilicato):

barra Na+ e K+

Problemas:

•pode dopar superfície do Si

•pode absorver água

- corrosão do Al

Substituir por SiNx

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

•PSG (fosforosilicato):

barra Na+ e K+

Problemas:

•pode dopar superfície do Si

•pode absorver água

- corrosão do Al

Substituir por SiNx

Qm

•LIMPEZA DOS TUBOS COM Cl

•OXIDAÇÃO COM Cl

•LIMPEZA DE LÂMINAS

Na+ e K+

Lembrete:

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

Gettering intrínseco

Região sem defeitos:

Epi layer

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

Gettering intrínseco

Região sem defeitos:

Epi layer

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

•O pode formar precipitados e criar

traps para os átomos dos metais

dentro do substrato de Si;

•metais c/ difusividade

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

Gettering intrínseco

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

•O pode formar precipitados e criar

traps para os átomos dos metais

dentro do substrato de Si;

•metais c/ difusividade

Difundem no Si como interstícios

Au, Cu e Fe podem atravessar o substrato durante a fabricação do dispositivo

Bom pois não fica na região ativa Ruim pois a contaminação pode causar

problemas secundários

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

Page 76: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

Gettering extrínseco

Camada depositada (normalmente Si-poli) sobre as costas das lâminas

Gettering intrínseco

Região sem defeitos:

Epi layer

Page 77: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING dos metais

Gettering extrínseco

Camada depositada (normalmente Si-poli) sobre as costas das lâminas

Gettering intrínseco

Região sem defeitos:

Epi layer

Densidade de defeitos (traps) Captura metais

Page 78: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

Gettering intrínseco do O

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

•O pode formar precipitados e criar

traps (deslocações) na rede cristalina

do substrato de Si;

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING do oxigênio

Page 79: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

Gettering intrínseco do O

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

•O pode formar precipitados e criar

traps (deslocações) na rede cristalina

do substrato de Si;

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING do oxigênio

Libertar o O da rede, deixar sem O

uma camada de 20m de

profundidade próxima da superfície

do substrato

Page 80: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

Gettering intrínseco do O

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

•O pode formar precipitados e criar

traps (deslocações) na rede cristalina

do substrato de Si;

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING do oxigênio

Libertar o O da rede, deixar sem O

uma camada de 20m de

profundidade próxima da superfície

do substrato

Formar os precipitados

de SiO2

Page 81: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

Gettering intrínseco do O

Propriedade do lâminas Si CZ:

•contém oxigênio;

•O pode formar precipitados e criar

traps (deslocações) na rede cristalina

do substrato de Si;

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING do oxigênio

Libertar o O da rede, deixar sem O

uma camada de 20m de

profundidade próxima da superfície

do substrato

Formar os precipitados

de SiO2

Ciclo térmico:

difusão, nucleação e precipitação

Page 82: CORROSÃO ÚMIDA E LIMPEZA NA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ... · um defeito em um chip = 1/2 da mínima largura de linha; ... processo de fabricação dos isolantes de porta MOS

Gettering intrínseco do O

1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING do oxigênio

Libertar o O da rede, deixa sem O

uma camada de 25m próxima da

superfície do substrato

Aglutina os Os Forma os precipitados

de SiO2

Ciclo térmico:

difusão, nucleação e precipitação

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1.3. LIMPEZA - Nível 3 - REDUÇÃO DE

CONTAMINANTES: GETTERING do oxigênio

Análise S.E.M.

GETTERING do oxigênio

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ESTRUTURAS DE

TESTE

LINHAS

METÁLICAS

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

RUPTURA DIELÉTRICA DOS ÓXIDOS DE PORTA

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

Colisões

inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões

elásticas

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

Colisões

inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões

elásticas

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

Energia de

dezenas de keV

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)

Colisões

inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões

elásticas

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)

•XRF(X-ray Fluorescence)

Colisões

inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões

elásticas

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)

•XRF(X-ray Fluorescence)

•RBS(Rutherford Backscaterring Spectroscopy)

Colisões

inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões

elásticas

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2. LIMPEZA - ANÁLISE DE DEFEITOS OU

CONTAMINAÇÕES

ANÁLISES DE SUPERFÍCIE OU DE PEQUENA PROFUNDIDADE

composição

•AES (Auger Electron Spectrocopy)

•XES (X-ray Electron Spectroscopy) ou EMP (Electron Microprobe)

•XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)

•XRF(X-ray Fluorescence)

•RBS(Rutherford Backscaterring Spectroscopy)

•SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)

Colisões

inelásticas

5eV

SEM

10-100keV

10keV

Colisões

elásticas

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3. YIELD - PRODUTIVIDADE

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3. YIELD - PRODUTIVIDADE

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4. TENDÊNCIAS FUTURAS

TRANSPORTE DE LÂMINAS

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4. TENDÊNCIAS FUTURAS

•DIMINUIR N. DE ETAPAS

DE LIMPEZA

•REDUZIR O TEMPO DAS

ETAPAS DE LIMPEZA