來源：《半導體芯科技》期刊

半導體制造商如今擁有的新設備可達到最佳晶圓良率，這種新設備的兆聲波系統(tǒng)應用了空間交變相位移（SAPS）和時序能激氣穴震蕩（TEBO）技術。

半導體芯片的特征尺寸正快速縮小。動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）制造商現在正在生產12納米級16GB芯片，電容器縱橫比為60:1。NAND結構達到232層，蝕刻縱橫比更大。而邏輯電路正向3納米節(jié)點全環(huán)繞柵極（GAA）晶體管的第一階段邁進。

隨著結構尺寸越來越小，工藝技術變得更具挑戰(zhàn)性，去除污染和隨機缺陷變得極其困難。當特征尺寸和薄膜厚度達到10納米（100埃）級時，即使是1納米（10埃）微粒也可能成為導致晶體管失效的致命缺陷。隨著芯片特征尺寸不斷降低至10納米以下，如何去除微粒及其它污染物質以獲得理想良率，將是半導體制造商所面臨的一項重大技術挑戰(zhàn)。

隨著結構尺寸越來越小，工藝技術變得更具挑戰(zhàn)性，去除污染和隨機缺陷變得極其困難。當特征尺寸和薄膜厚度達到10納米（100埃）級時，即使是1納米（10埃）微粒也可能成為導致晶體管失效的致命缺陷。隨著芯片特征尺寸不斷降低至10納米以下，如何去除微粒及其它污染物質以獲得理想良率，將是半導體制造商所面臨的一項重大技術挑戰(zhàn)。

當今的先進技術使得特征尺寸更小更精細，傳統(tǒng)的顆粒去除清洗技術因此面臨著挑戰(zhàn)。具體來說，噴淋清洗技術的壓力水平太強；物理力會損壞晶體管和電容器結構的表面特征，有可能使其脫離晶圓。噴淋技術也無法深入到縱橫比很高的溝槽中。

由于能量不能均勻傳遞到深層結構中，傳統(tǒng)兆聲波清洗很難處理小型深溝槽。傳統(tǒng)的兆聲波技術不能保證整個晶圓的均勻表面覆蓋，這往往會導致某些晶圓區(qū)域的清洗不足。這會導致良率下降。這些工藝還會造成表面粗糙、材料損耗等問題，當1埃對芯片性能至關重要時，這些問題就會極大地影響這些先進器件的性能。本質上，兆聲波晶圓清洗方法和傳統(tǒng)清洗方法的水平都已達到極限，在不損壞芯片上的特征的情況下，不再能夠去除極其微小的致命缺陷。

目前，從圖形化半導體中去除顆粒的方法正逐步成為一門重點科學。隨著芯片特征尺寸不斷縮小，并向立體化發(fā)展，使用刷洗設備、噴淋設備、超聲波和兆聲波進行強力清洗的方式逐漸得以改良，以免損壞芯片結構。新的單晶圓清洗工藝技術解決了清洗目前和下一代半導體芯片上圖案結構的關鍵問題。

新一代清洗技術

為了解決半導體設備制造商面臨的清洗挑戰(zhàn)，盛美開發(fā)了Smart Megasonix?——一套更具智能和創(chuàng)新性的單晶圓濕法清洗技術，可以應用于現有或未來工藝節(jié)點，在不影響器件特性的情況下，通過一系列工藝步驟，達到更加徹底、全面的清洗。這些專有技術可以控制兆聲波清洗的功率強度和分布范圍。

公司已經開發(fā)了兩項關鍵技術，以增強兆聲波清洗系統(tǒng)的清洗能力。第一項是空間交變相位移（SAPS?）晶圓清洗技術。SAPS技術是一種先進的兆聲波工藝，這種工藝利用兆聲波傳感器與晶圓間的空隙，使兆聲波相位發(fā)生變化。SAPS技術可以在晶圓旋轉的同時移動或傾斜傳感器，即使晶圓翹曲，也能在晶圓的每一點上均勻提供兆聲波能量。

這確保了最佳的能量輸送，當與適當的稀釋化學成分相結合時，為去除晶圓缺陷創(chuàng)造了合適的環(huán)境。SAPS技術精確度高，可有效地提高顆粒去除過程中的傳質速率，及系統(tǒng)中顆粒去除效率。應用SAPS技術可以提高生產效率，及顆粒去除效率，從而提高產能，降低晶圓生產成本。

兆聲波技術的第二項創(chuàng)新技術是時序能激氣穴震蕩（TEBO?）技術。傳統(tǒng)兆聲波技術通過空化效應來產生氣泡，這些氣泡能夠有效進行清洗。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，這些氣泡可能發(fā)生內爆或破裂，進而破壞精細圖形。采用TEBO技術后，空化效應更加穩(wěn)定，不會產生氣泡內爆或破裂。從而能夠在不損壞DRAM的高縱橫比電容器和3D NAND的高縱橫比溝槽和孔洞等精細圖形的前提下，成功地去除缺陷。該技術還能去除先進的鰭式場效晶體管（FinFET）和GAA結構的缺陷。隨著芯片特征尺寸不斷變小，縱橫比不斷增大，去除蝕刻、光刻膠的殘余物和化學機械研磨顆粒的挑戰(zhàn)變得更大。晶圓特征更易被破壞，原子作用力更大，這導致晶圓表面的瑕疵更難去除。對于先進節(jié)點的加工而言，需要采用不會損壞關鍵特征的新型清潔化學成分和機械方法來去除缺陷。隨著SAPS和TEBO技術被引入兆聲波系統(tǒng)，半導體制造商如今在力爭實現最佳的晶圓良率方面擁有了新的工具。

審核編輯：湯梓紅