硅片表面颗粒产生的原因及危害

污染物的分类
半导体工业起步于有空间技术发展而来的洁净室技术，所以污染的控制对于芯片制造工业是至关重要的。芯片制造业的发展依赖于生产中对污染物问题的解决。下面简单的说一下污染物的分类及基本知识 。

• 微粒：半导体器件，尤其是高密度的集成电路，容易受到颗粒的污染，器件对于污染物的敏感性取决于较小的特征图形的尺寸和芯片表面淀积层的厚度。现在的量度尺寸 已经降到了亚微米级别，这样小的尺寸导致器件极容易受到由人员、设备和工艺反应中 用到的化学药品所产生的颗粒的污染。特征尺寸越小，膜层越薄，所允许的颗粒尺寸也就越小。 就工业生产的经验而言，微粒的大小要小于器件上最小的特征尺寸的1/10倍，落于器件的关键部位的颗粒就会导致损害，这样的颗粒被称之为致命缺陷。而有些对颗粒存在于对颗粒不太敏感的区域则不会造成器件缺陷，但可能会对器件的可靠性造成影响。
  

• 金属离子：通过掺杂一些离子，使半导体器件形成我们需要的N型区域和 P 型区域，但是如果一些金属离子存在于我们不希望存在的区域，那么这些金属离子就成为了 一种污染，是我们必须避免和消除的。 在芯片中会出现极少量的带有电性的污染物会改变器件的电学特性，这类污染物被 称作可移动离子污染物。这类离子在半导体中有较强的移动性，带有这类离子的器件即 使在电学特性测试时通过了，通过移动也会导致器件的失效，所以这类污染物潜在的危 害是比较大的。
  

• 细菌：细菌指的是在水的系统中或不定期清洗的物体表面生成的有机物。它的产生 会给硅片引入颗粒污染物或金属离子。
  

• 化学品：工艺中运用的化学药品和水既是生产必需品，也是一类污染的来源。化学药品和水会对芯片造成痕量物质的污染，这些痕量污染会造成不需要的刻蚀，或者在器件上形成无法除掉的化合物，或者引起不均匀的化学过程，如造成淀积的薄膜的厚度不均匀。
  

颗粒的主要危害
颗粒污染是芯片制造中必须解决的问题之一，它直接关切着生产线的正常运行，以及芯片的质量。颗粒污染造成的危害基本分为以下几个方面。

• 器件工艺良品率：器件工艺良品率一直是制造公司考虑的问题，因为它关系着公司的制造成本。而对于一个颗粒污染没有很好控制的环境，这些污染颗粒会改变器件的尺 寸、硅片的表面洁净度，甚至会造成具有凹痕的表面。所以在芯片制造过程中，会有一系列的检测与质量检验工序，尽量减少因为不良品而造成的制造成本。
  

• 器件性能：对于这样的污染，一般来讲，颗粒进入了一些掺杂区域，在显微镜下进行表面检测并没有发现什么问题，但是在仪器检测中，器件的高温、常温曲线，或者阈值电压等电学参数会存在一些偏差。这样一来就导致了器件性能的失常。
  

• 器件的可靠性：器件被颗粒污染并不是每一个都会被检测出来，包括电学测试也未 必能够发现，这样就出现了一个问题，未被发现但被应用在实际中，可靠性就是一个隐在的问题，如果在一些环境下或者经过一段时间后，颗粒发生了移动，到达器件的一个对颗粒敏感的位置，那么后果就比较严重了。
  

其实硅片表面颗粒问题带来的危害不胜枚举，就从光刻间质量控制来讲。硅片表面的颗粒在光刻过程中是形成图形缺陷的致命因素，我们知道，表面有颗粒处的光刻胶覆盖会很差，在腐蚀的时候颗粒处由于没有胶的覆盖，导致应该被保留的膜层却被去除， 这样就严重违背了设计者的初衷，对器件性能的影响可想而知。相反若光刻版上的颗粒阻挡了曝光，应该被去除的膜层却被保留，同样对器件性能产生致命影响。如果硅片在扩散过程中，表面有颗粒处生长的氧化层，导致对杂质扩散的掩蔽能力减弱或丧失，就会对扩散效果产生很大的影响。