书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：半导体晶片上的颗粒沉积
编号：JFKJ-21-395
作者：炬丰科技
摘要
在洁净室的典型制造环境中，气溶胶颗粒在半导体晶片上的沉积已经使用对流扩散和沉降方程进行计算。结果表明，沉积速度在扩散区域随着粒径的增加而降低，在沉降区域随着粒径的增加而增加，最小沉积速度发生在 0.2 pm 附近。最小沉积速度从大约 0.2 X 10_3 到 0.7 X 10_3 cm/s 不等，具体取决于晶片的尺寸、气流速度以及晶片是独立式还是放置在工作台顶部。
介绍
在半导体晶片上沉积气溶胶颗粒是集成电路制造中的一个重要问题。晶圆表面上的颗粒沉积会导致电路发生故障，从而导致良率下降。在最近关于该主题的文章中，Larrabee (1985) 和 Cooper (1986) 指出了粒子控制在超大规模集成 (VLSI) 电路制造中的重要性。在最先进的 1 兆位存储芯片中，电路特征尺寸现在接近 1/im，粒子控制变得越来越重要。
在洁净室的典型制造环境中，颗粒通过沉降、扩散和/或静电吸引沉积在晶片表面。沉降对于大颗粒很重要，尤其是那些直径大于 1 /zm 的颗粒，而扩散对于直径小于 0.1 gm 的小颗粒很重要。在中等尺寸范围内，沉降和扩散都很重要，必须加以考虑。当粒子带电时，可以发生增强的沉积。
垂直气流中的水平晶圆
由于传热和传质之间的相似性，传热和传质领域的工作人员广泛使用类比来关联传热和传质数据，并根据传质数据计算传热速率，反之亦然。最近 Sparrow 和 Geiger (1985) 研究了圆盘垂直于圆盘表面流动的情况。使用萘升华方法，他们测量了在很宽的空气速度范围内从磁盘表面到环境空气的传质速率。他们的数据可以通过以下方程相关联：
Sh=1.47Re^2； (1)
Sh0 = 114Re1/2， (2)
其中 Sh = KDJD 是舍伍德数，K 是传质系数，Z)瓦是圆盘的直径，D 是扩散系数。符号 Sh 表示基于整个圆盘的平均传质系数 K 的平均舍伍德数；Sh0 表示中央驻点的舍伍德数。通常，雷诺数定义为 Re = UDw/v，其中 U 是气流速度，v 是运动粘度。
上述方程适用于萘在空气中的扩散，其中施密特数 Sc = v/D。是 2.55。一般而言，Sh 与Sc1/3 成正比。
晶圆载体中的垂直晶圆
晶片载体中的垂直晶片的情况可被视为通过平行通道的流动。对于这种情况，Demarcus 和 Thomas 的方程 (Fuchs, 1964) 给出了通过通道的粒子渗透率。
结论
上述计算适用于放置在洁净室垂直层流气流中的独立水平晶片。然而，晶圆通常被放置在工作台的顶部，作为“见证板”来监测空气中的颗粒污染物。在这种情况下，必须使用工作台的雷诺数而不是晶片来计算沉积速度。图 7 和图 8 显示了放置在直径为 36 英寸的圆形工作台中心和工作台边缘的晶片的计算沉积速度。与独立晶片的情况相比，扩散区域中的沉积速度似乎略低。
