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    潔淨技術的由來與發展

    來源:山東亚洲午夜视频在线观看淨化工程有限公司 時間:2020-09-30 17:44:55 瀏覽次數:

    20世紀80年代大規模集成電路和超大規模集成電路的迅速發展,大大促進了潔淨技術的發展,集成電路生產技術從64 k到四M位,特征尺寸從0.2μm到0.8μm。當時根據實踐經驗,通常空氣潔淨受控環境的控製塵粒粒徑與線寬的關係為1:10,因此潔淨技術工作者研製了超高效空氣過濾器,可將粒徑≥0.1μm的微粒去除到規定範圍。根據大規模、超大規模集成電路生產的需要,高純氣體、高純水和高純試劑的生產技術也得到很快的發展,從而使服務於集成電路等高技術產品所需的潔淨技術都得以高速發展,據了解,1986年美國、日本和西歐的淨化產品的產值約為29億美元,,1988年達到73億美元,20世紀90年代以來,超大規模集成電路的加工技術發展迅猛,每隔兩年其關鍵技術就會有一次飛躍,集成度每三年翻四倍,表1-1是大規模集成電路發展狀況。集成電路將不斷隨集成度的加大而縮小其特征尺寸,增加掩膜的層數和容量,對動態隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory 簡稱DRAM)的特征尺寸為0.09μm已研製成功,隨之對潔淨室設計中控製粒子的粒徑也將日益縮小,表1-2是超大規模集成電路(VLSI)的發展及相應控製粒子的粒徑。集成電路芯片的成品率與芯片的缺陷密度有關,據分析,芯片缺陷密度與空氣中粒子個數有關,若假設芯片缺陷密度中10%為空氣中粒子沉降到矽片上引起的,則可推算出每平方米芯片上的空氣粒子的最大允許見表1-3。因此,集成電路的高速發展,不僅對空氣中控製粒子的尺寸有更高的要求,不僅如此,目前研究和生產實踐表明,對於超大規模集成電路生產環境的化學汙染控製的要求也十分嚴格。對於重金屬的汙染控製指標,當生產4GDRAM時要求小於5*199原子/cm2;對於有機物汙染的控製指標要從1*104原子/cm2逐漸減少到3*1012原子/cm2。集成電路對化學汙染的控製指標見表1-4.引起超大規模集成電路生產環境化學汙染的汙染源很多,現列舉一些主要的化學汙染源見表1-5。

    表1-1  大規模集成電路的工藝發展趨向[5]

            年份    工藝特性

    1980

    1984

    1987

    1990

    1993

    1996

    1999

    2004

    矽片直徑/mm

    75

    100

    125

    150

    200

    200

    200

    300

    DRAM技術

    64K

    256K

    1M

    4M

    16M

    64M

    256M

    1G

    特征尺寸/μm

    2

    1.5

    1

    0.8

    0.5

    0.35

    0.25

    0.2~0.1

    工藝步數

    100

    150

    200

    300

    400

    500

    600

    700~800

    潔淨度等級

    1000~100

    100

    10

    1

    0.1

    0.1

    0.1

    0.1(0.1μm)

    純氣、純水中雜質

    103~10-9

    500*10-9

    100*10-9

    50*10-9

    5*10-9

    1*10-9

    0.1*10-9

    0.01*10-9

    表1-2 VLSI發展規劃及相應控製粒子的粒徑[6]

            投產年份    項目

    1997

    1999

    2001

    2003

    2006

    2009

    2012

    集成度(DRAM)

    256M

    1G

    1G

    4G

    16G

    64G

    256G

    線寬/μm

    0.25

    0.18

    0.15

    0.13

    0.1

    0.07

    0.05

    控製粒子直徑/μm

    0.125

    0.09

    0.075

    0.065

    0.05

    0.035

    0.025

    表1-3  每平方米芯片上的空氣粒子的最大允許值

            集成度    成品率/%

    64M

    256M

    1G

    4G

    16G

    64G

    90

    55

    38

    25

    16

    11

    8

    80

    124

    84

    56

    37

    24

    7

    70

    195

    132

    -

    -

    -

    -

    控製粒子尺寸/μm

    0.035

    0.025

    0.018

    0.013

    0.01

    0.007

    表1-4  化學汙染控製指標[7]

    年份    項目

    1995

    1997~1998

    1999~2001

    2003~2004

    2006~2007

    2009~2010

    DRAM集成度

    55

    38

    25

    16

    11

    8

    線寬/μm

    124

    84

    56

    37

    24

    7

    矽片直徑/mm

    195

    132

    -

    -

    -

    -

    受控粒子尺寸/μm

    0.035

    0.025

    0.018

    0.013

    0.01

    0.007

    粒子數(柵清洗)/個.m-2

    1400

    950

    500

    250

    200

    150

    重金屬(Fe)/原子.cm-2

    5*1010

    2.5*1010

    1*1010

    5*109

    2.5*109

    <2.5*109

    有機物(C)/原子.cm-2

    1*1014

    5*1013

    3*1013

    1*1013

    5*1012

    3*1012

    表1-5  主要化學汙染源[7]

     

    化學汙染源

    汙染物質

    化學汙染源

    汙染物質

    室外空氣

    NOx、SOx、Na+、Cl-

    油漆

    金屬離子、甲苯、二甲苯

    HEPA、ULPA(玻璃絲濾料)

    B

    混凝土

    NH3、Ca2+

    NH3、丙酮、Na、Cl

    密封劑

    矽氧烷

    潔淨服、化妝品

    有機物

    防靜電材料(牆、地板、設備)

    PH3、PF3、PF6、R3P、Na+、NO2、Ca2+、Fe2+、K+、CO

    軟塑料、HEPA、ULPA

    DOP

    工藝用溶劑

    NH4+、三甲基矽醇



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