半導體潔淨廠房中的四（sì）大（dà）汙染物

汙染是可能將新興的芯片生產工業扼殺於搖籃中的首要問題之一（yī）。半導體工業起步於由航空工業發展（zhǎn）而來的潔淨室技術。如今，大規模的複雜的潔（jié）淨室輔助工業已（yǐ）經形成，潔淨室技術也與（yǔ）芯片的（de）設計及線寬技術同（tóng）步發（fā）展。通過不斷地（dì）解決在各個芯片技術時代（dài）所存在的汙染問題，這一工業自身也得到了發展。以前（qián）的一些小問題，有可能成（chéng）為當（dāng）今芯片生產中足以致命的缺陷。
半導（dǎo）體器件極易受到多種汙染物的損（sǔn）害。這（zhè）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：半導體器件，尤其（qí）是高密度的集成電路，易受（shòu）到各種汙染的損害。器件對於汙染的敏感度取決於較（jiào）小的特征圖形的尺寸和晶片表麵沉積層的薄度。目（mù）前的量度尺寸已經（jīng）降到亞微米級。一微米（μm）是非常小的。一厘米等於10，000微米。人的頭發的直（zhí）徑（jìng）為100微（wēi）米。這種非常（cháng）小（xiǎo）的器件尺（chǐ）寸導致器件極易受到由人員，設備和工藝操（cāo）作用使用的化學（xué）品所產生的存在於空氣中的顆粒汙染的損（sǔn）害。由（yóu）於特征圖形尺寸越來越小，膜層越來越薄，所允許存在的微粒尺寸也必須被控（kòng）製在更小的尺度上。
由經驗所得出的法則是微粒的大小要小於器件上（shàng）zui小（xiǎo）的特征圖形尺寸（cùn）的1/10倍1。直徑（jìng）為0.03微米的微粒將會損（sǔn）害0.3微米線寬大小的（de）特征圖（tú）形。落於器件（jiàn）的（de）關鍵部位並毀壞了（le）器件功能的微粒被稱為致命缺陷。致命缺陷還包括晶（jīng）體缺陷和其它由於工藝過程引入（rù）帶來的問題。在任何晶片上，都存在大量的微粒。有些屬（shǔ）於致命性的，而其它一些（xiē）位於器（qì）件不太敏（mǐn）感的區域則不會造成（chéng）器件（jiàn）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（jīn）屬離（lí）子：半導體器件在整個晶片上N型（xíng）和P型的摻雜區域（yù）以及在的N/P 相鄰區域，都需要具有可控的電阻率。通過在晶體和晶片上有目的地摻雜特定（dìng）的摻雜離子來實現對（duì）這三個性質的控製（zhì）。非常少量的摻雜物即可實現我們（men）希望的效果。但遺憾的是，在晶片中（zhōng）出現的極少量（liàng）的具（jù）有電性的汙染物也會改變器件的典型特征（zhēng），改（gǎi）變它的工作（zuò）表現和可靠性（xìng）參數。
可以引（yǐn）起上述問題的汙（wū）染物稱為可移動離子汙染物（MICs）。它們是在材料中（zhōng）以離子形態（tài）存（cún）在的金屬離子。而且（qiě），這些金屬離子在半導體材料中具有很強的可移動性。也就是說，即便在器件通過了電性能測（cè）試並（bìng）且運送出去（qù），金（jīn）屬離子仍可在器件中移動（dòng）從而造成器件（jiàn）失效（xiào）。遺憾的是，能（néng）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（zhōng）。
鈉是在未經處理的化學品中zui常見的可移動離子汙染物，同時也是矽中移動（dòng）性zui強的物質。因（yīn）此，對（duì）鈉的（de）控製（zhì）成為矽片生產（chǎn）的首要目標。MIC的問題在MOS器件中表現zui為嚴重，這一（yī）事實促使一些化學品（pǐn）生產商研（yán）製開發MOS級或低鈉級的化學品。這些標識都意味著較低的可移動汙染物的等級。
化學品：在半導體工藝領域第三大主要（yào）的汙染物是（shì）不需要的化學物質。工藝過程中所（suǒ）用的化學品和（hé）水可能會受到對芯片工藝產生影響的痕量物質的汙染。它們將導致晶片表（biǎo）麵受到不（bú）需要的刻（kè）蝕，在器件上生成無法除去的化合物，或者引起不均勻的工藝過程。氯就（jiù）是這樣一種汙染（rǎn）物，它在工藝過程中用到的化學品中的含量（liàng）受（shòu）到嚴格的控製。
細（xì）菌：細菌是第四類的主要汙染物。細菌是在水的係統中（zhōng）或不（bú）定期清洗的表麵生（shēng）成的有機物。細菌一旦在器件上形成，會（huì）成為顆（kē）粒狀汙染物或給器件（jiàn）表麵引入不希望見（jiàn）到的金屬離子。