聊聊芯片制造中的金属杂质

在半导体制造过程中，杂质控制至关重要。杂质可以影响半导体的电导率，导致性能降低或者失效。在这些杂质中，金属杂质是最主要的来源之一，这些金属杂质可以通过扩散或者电迁移的方式在芯片中迅速扩散，因此控制金属杂质的含量是半导体制造过程中的一个重要任务。

金属杂质的种类
芯片制造中的金属杂质种类众多，主要分为重金属与碱金属两个大类。碱金属一般是ⅠA族金属，最外层有一个价电子，很容易失去最外层电子，形成阳离子，如钠（Na），钾（K），锂（Li）等。它们是强烈的电子供体，即使在极低的浓度下，也能显著地影响半导体器件的性能。

所谓的“重金属”通常指具有相对较高的原子序数和相对较大的密度的金属元素。它们包括铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、银（Ag），钛（Ti），钨（W），铁（Fe）等。

金属杂质的来源 人 在半导体制造过程中，人体是碱金属杂质的一个重要来源，主要是通过以下途径：

1. 汗液：人体汗液中含有许多种离子，包括钠、钾等碱金属离子。如果工人在操作过程中接触到设备或者硅片，可能会将这些离子转移到硅片上。
2. 衣物：工人的衣物也可能携带碱金属离子。虽然在洁净室中工作的人员通常都需要穿防静电服，但衣物上仍然可能残留一些金属杂质。

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4. 工具和容器：工人操作的工具和容器，如果没有彻底清洁，可能会有金属杂质的残留。而且，如果工具曾经被汗水或其它液体浸湿，可能会吸附更多的离子。
5. 皮肤屑和头发：皮肤屑和头发也可能带有碱金属离子。虽然工人在洁净室中通常都需要佩戴帽子和手套，但这些保护措施并不是百分之百的安全。

工艺化学品 许多工艺化学品 ，包括酸、碱、溶剂、清洗剂、氧化剂等， 虽然这些化学品通常都经过 精细的纯 化过程，但 可能含有微量的 金属杂质 。 为了控制这些金属杂质， 芯片厂 商会采取一系列的措施。 他们会选择高纯度的工艺化学品，这些化学品通常会经过严格的纯化过程，以降低杂质的含量。

工艺制程
在半导体芯片制造过程中，几乎每个步骤都有可能引入金属杂质。清洗，刻蚀，沉积，退火，离子注入等都可能会引入金属离子，其中离子注入工艺表现出了最高的金属杂质污染。 金属杂质的影响

1. 金属杂质可能会改变硅晶体的导电性。如果一个硅晶体中有过多的杂质，它可能会从一个绝缘体变成一个导体，或者从一个导体变成一个半导体。这对于需要精确控制电导性的半导体设备来说，是非常严重的问题。
2. 金属杂质可能会引入晶体缺陷，例如点缺陷、位错等。这些缺陷可能会影响硅晶体的电学性能和机械性能，降低其性能和可靠性。
3. 在半导体制造过程中的退火步骤，可能会使金属杂质扩散到硅晶体内部。这可能会改变硅晶体的掺杂分布，影响芯片的性能。

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