这四种污染物(1. 微粒 2. 金属离子 3. 化学物质 4. 细菌 )在以下三个特定的功能领域对工艺过程和器件产生影响。它们是:
1. 器件工艺良品率
2. 器件性能
3. 器件可靠性
器件工艺良品率
在一个污染环境中制成的器件会引起多种问题。污染会改变器件的尺寸,改变表面的洁净度,并且/或者造成有凹痕的表面。在晶片生产的过程中,有一系列的质量检验和检测,他们是为检测出被污染的晶片而特殊设计的。高度的污染使得仅有少量的晶片能够完成全工艺过程,从而导致成本升高。
器件效能
一个更为严重的问题是在工艺过程中漏检的小的污染。晶片看起来是干净的,但其中的未能检测出来的颗粒,不需要的化学物质,和/或高浓度的可移动离子污染物,可能会改变器件的电性能。这个问题通常是在芯片切割时的电测试中显现出来。
器件可靠性
最令人担心的莫过于污染对器件可靠性的失效影响。小剂量的污染物可能会在工艺过程中进入晶片,而未被通常的器件测试检验出来。然而,这些污染物会在器件内部移动,最终停留在电性敏感区域,从而引起器件失效。这一失效模式成为航空业和国防业的首要关注。
在这一章的余下部分,将讨论对半导体器件生产中产生影响的各类污染的来源、性质及其控制。随着二十世纪七十年代LSI电路的出现,污染控制成为这一工业的根本。从那时起,大量的关于污染控制的认识逐渐发展起来。如今污染的控制本身成为一门学科,是制造固态器件必须掌握的关键技术之一。
在这一章中讨论的污染控制问题适用于芯片生产区域、掩膜生产区域、芯片封装区域和其他一些生产半导体设备和材料的区域。