晶圓制造工藝流程及一些常用名詞解釋

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晶圓制造工藝流程

1、 表面清洗

2、 初次氧化

3、 CVD(Chemical Vapor deposition) 法沉積一層 Si3N4 (Hot CVD 或 LPCVD) 。

(1)常壓 CVD (Normal Pressure CVD)
(2)低壓 CVD (Low Pressure CVD)
(3)熱 CVD (Hot CVD)/(thermal CVD)
(4)電漿增強(qiáng) CVD (Plasma Enhanced CVD)
(5)MOCVD (Metal Organic (6)外延生長(zhǎng)法 (LPE)

4、 涂敷光刻膠 (1)光刻膠的涂敷

(2)預(yù)烘
(3)曝光
(4)顯影
(5)后烘
(6)腐蝕
(7)光刻膠的去除

5、 此處用干法氧化法將氮化硅去除

6 、離子布植將硼離子 (B+3) 透過 SiO2 膜注入襯底，形成 P 型阱 7、 去除光刻膠，放高溫爐中進(jìn)行退火處理

8、 用熱磷酸去除氮化硅層，摻雜磷 (P+5) 離子，形成 N 型阱

9、 退火處理，然后用 HF 去除 SiO2 層

10、干法氧化法生成一層 SiO2 層，然后 LPCVD 沉積一層氮化硅

11、利用光刻技術(shù)和離子刻蝕技術(shù)，保留下柵隔離層上面的氮化硅層

12、濕法氧化，生長(zhǎng)未有氮化硅保護(hù)的 SiO2 層，形成 PN 之間的隔離區(qū)

13、熱磷酸去除氮化硅，然后用 HF 溶液去除柵隔離層位置的 SiO2 ，并重新生成品質(zhì)更好 的 SiO2 薄膜 , 作為柵極氧化層。

14、LPCVD 沉積多晶硅層，然后涂敷光阻進(jìn)行光刻，以及等離子蝕刻技術(shù)，柵極結(jié)構(gòu)，并氧 化生成 SiO2 保護(hù)層。

15、表面涂敷光阻，去除 P 阱區(qū)的光阻，注入砷 (As) 離子，形成 NMOS 的源漏極。用同樣的 方法，在 N 阱區(qū)，注入 B 離子形成 PMOS 的源漏極。

16、利用 PECVD 沉積一層無摻雜氧化層，保護(hù)元件，并進(jìn)行退火處理。

17、沉積摻雜硼磷的氧化層

18、濺鍍第一層金屬

(1) 薄膜的沉積方法根據(jù)其用途的不同而不同，厚度通常小于 1um 。(2) 真空蒸發(fā)法( Evaporation Deposition )

(3) 濺鍍( Sputtering Deposition )

19、光刻技術(shù)定出 VIA 孔洞，沉積第二層金屬，并刻蝕出連線結(jié)構(gòu)。然后，用 PECVD 法氧 化層和氮化硅保護(hù)層。20、光刻和離子刻蝕，定出 PAD 位置 21、最后進(jìn)行退火處理，以保證整個(gè) Chip 的完整和連線的連接性

晶圓制造總的工藝流程

芯片的制造過程可概分為晶圓處理工序(Wafer Fabrication)、晶圓針測(cè)工序(Wafer Probe)、構(gòu)裝工序(Packaging)、測(cè)試工序(InitialTestandFinalTest)等幾個(gè)步驟。其中晶圓處理工序和晶圓針測(cè)工序?yàn)榍岸?Front End)工序，而構(gòu)裝工序、測(cè)試工序?yàn)楹?段(Back End)工序。

1、晶圓處理工序:本工序的主要工作是在晶圓上制作電路及電子元件(如晶體管、電容、 邏輯開關(guān)等)，其處理程序通常與產(chǎn)品種類和所使用的技術(shù)有關(guān)，但一般基本步驟是先將晶 圓適當(dāng)清洗，再在其表面進(jìn)行氧化及化學(xué)氣相沉積，然后進(jìn)行涂膜、曝光、顯影、蝕刻、離 子植入、金屬濺鍍等反復(fù)步驟，最終在晶圓上完成數(shù)層電路及元件加工與制作。

2、晶圓針測(cè)工序:經(jīng)過上道工序后，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)的小格，即晶粒，一般情況下， 為便于測(cè)試，提高效率，同一片晶圓上制作同一品種、規(guī)格的產(chǎn)品;但也可根據(jù)需要制作幾 種不同品種、規(guī)格的產(chǎn)品。在用針測(cè)(Probe)儀對(duì)每個(gè)晶粒檢測(cè)其電氣特性，并將不合格 的晶粒標(biāo)上記號(hào)后，將晶圓切開，分割成一顆顆單獨(dú)的晶粒，再按其電氣特性分類，裝入不 同的托盤中，不合格的晶粒則舍棄。

3、構(gòu)裝工序:就是將單個(gè)的晶粒固定在塑膠或陶瓷制的芯片基座上，并把晶粒上蝕刻出的 一些引接線端與基座底部伸出的插腳連接，以作為與外界電路板連接之用，最后蓋上塑膠蓋 板，用膠水封死。其目的是用以保護(hù)晶粒避免受到機(jī)械刮傷或高溫破壞。到此才算制成了一 塊集成電路芯片(即我們?cè)?a target="_blank">電腦里可以看到的那些黑色或褐色，兩邊或四邊帶有許多插腳或 引線的矩形小塊)。

4、測(cè)試工序:芯片制造的最后一道工序?yàn)闇y(cè)試，其又可分為一般測(cè)試和特殊測(cè)試，前者是 將封裝后的芯片置于各種環(huán)境下測(cè)試其電氣特性，如消耗功率、運(yùn)行速度、耐壓度等。經(jīng)測(cè) 試后的芯片，依其電氣特性劃分為不同等級(jí)。而特殊測(cè)試則是根據(jù)客戶特殊需求的技術(shù)參數(shù)， 從相近參數(shù)規(guī)格、品種中拿出部分芯片，做有針對(duì)性的專門測(cè)試，看是否能滿足客戶的特殊 需求，以決定是否須為客戶設(shè)計(jì)專用芯片。經(jīng)一般測(cè)試合格的產(chǎn)品貼上規(guī)格、型號(hào)及出廠日 期等標(biāo)識(shí)的標(biāo)簽并加以包裝后即可出廠。而未通過測(cè)試的芯片則視其達(dá)到的參數(shù)情況定作降 級(jí)品或廢品

一些半導(dǎo)體制造名詞解釋

ETCH何謂蝕刻(Etch)?

答:將形成在晶圓表面上的薄膜全部，或特定處所去除至必要厚度的制程。

蝕刻種類:
答:(1) 干蝕刻(2) 濕蝕刻

蝕刻對(duì)象依薄膜種類可分為:
答:poly,oxide, metal

何謂 dielectric 蝕刻(介電質(zhì)蝕刻)?
答:Oxide etch and nitride etch

半導(dǎo)體中一般介電質(zhì)材質(zhì)為何?
答:氧化硅/氮化硅

何謂濕式蝕刻
答:利用液相的酸液或溶劑;將不要的薄膜去除

何謂電漿 Plasma?

答:電漿是物質(zhì)的第四狀態(tài).帶有正,負(fù)電荷及中性粒子之總和;其中包含電子,正離子,負(fù)離子,中性分子,活性基及發(fā)散光子等,產(chǎn)生電漿的方法可使用高溫或高電壓.

何謂干式蝕刻?
答:利用 plasma 將不要的薄膜去除

何謂 Under-etching(蝕刻不足)?

答:系指被蝕刻材料，在被蝕刻途中停止造成應(yīng)被去除的薄膜仍有殘留

何謂 Over-etching(過蝕刻 )
答:蝕刻過多造成底層被破壞

何謂 Etch rate(蝕刻速率)
答:單位時(shí)間內(nèi)可去除的蝕刻材料厚度或深度

何謂 Seasoning(陳化處理) 答:是在蝕刻室的清凈或更換零件后，為要穩(wěn)定制程條件，使用仿真(dummy) 晶圓進(jìn) 行數(shù)次的蝕刻循環(huán)。

Asher 的主要用途:
答:光阻去除

Wet bench dryer 功用為何?
答:將晶圓表面的水份去除

列舉目前 Wet bench dry 方法:
答:(1) Spin Dryer (2) Marangoni dry (3) IPA Vapor Dry

何謂 Spin Dryer
答:利用離心力將晶圓表面的水份去除

何謂 Maragoni Dryer
答:利用表面張力將晶圓表面的水份去除

何謂 IPA Vapor Dryer
答:利用 IPA(異丙醇)和水共溶原理將晶圓表面的水份去除

測(cè) Particle 時(shí),使用何種測(cè)量?jī)x器?
答:Tencor Surfscan

測(cè)蝕刻速率時(shí),使用何者量測(cè)儀器?
答:膜厚計(jì),測(cè)量膜厚差值

何謂 AEI
答:After Etching Inspection 蝕刻后的檢查

AEI 目檢 Wafer 須檢查哪些項(xiàng)目:
答:(1) 正面顏色是否異常及刮傷 (2) 有無缺角及 Particle (3)刻號(hào)是否正確

金屬蝕刻機(jī)臺(tái)轉(zhuǎn)非金屬蝕刻機(jī)臺(tái)時(shí)應(yīng)如何處理?
答:清機(jī)防止金屬污染問題

金屬蝕刻機(jī)臺(tái) asher 的功用為何?
答:去光阻及防止腐蝕

金屬蝕刻后為何不可使用一般硫酸槽進(jìn)行清洗?
答:因?yàn)榻饘倬€會(huì)溶于硫酸中

"Hot Plate"機(jī)臺(tái)是什幺用途?
答:烘烤

Hot Plate 烘烤溫度為何?
答:90~120 度 C

何種氣體為 Poly ETCH 主要使用氣體?
答:Cl2, HBr, HCl

用于 Al 金屬蝕刻的主要?dú)怏w為

答:Cl2, BCl3

用于 W 金屬蝕刻的主要?dú)怏w為

答:SF6

何種氣體為 oxide vai/contact ETCH 主要使用氣體?

答:C4F8, C5F8, C4F6

硫酸槽的化學(xué)成份為:
答:H2SO4/H2O2

AMP 槽的化學(xué)成份為:
答:NH4OH/H2O2/H2O

UV curing 是什幺用途?
答:利用 UV 光對(duì)光阻進(jìn)行預(yù)處理以加強(qiáng)光阻的強(qiáng)度

"UV curing"用于何種層次?
答:金屬層

何謂 EMO?
答:機(jī)臺(tái)緊急開關(guān)

EMO 作用為何? 答:當(dāng)機(jī)臺(tái)有危險(xiǎn)發(fā)生之顧慮或已不可控制,可緊急按下 濕式蝕刻門上貼有那些警示標(biāo)示?
答:(1) 警告.內(nèi)部有嚴(yán)重危險(xiǎn).嚴(yán)禁打開此門 (2) 機(jī)械手臂危險(xiǎn). 嚴(yán)禁打開此門 (3) 化 學(xué)藥劑危險(xiǎn). 嚴(yán)禁打開此門

遇化學(xué)溶液泄漏時(shí)應(yīng)如何處置?
答:嚴(yán)禁以手去測(cè)試漏出之液體. 應(yīng)以酸堿試紙測(cè)試. 并尋找泄漏管路.

遇 IPA 槽著火時(shí)應(yīng)如何處置??
答:立即關(guān)閉 IPA 輸送管路并以機(jī)臺(tái)之滅火器滅火及通知緊急應(yīng)變小組

BOE 槽之主成份為何?
答:HF(氫氟酸)與 NH4F(氟化銨).

BOE 為那三個(gè)英文字縮寫 ?
答:Buffered Oxide Etcher 。

有毒氣體之閥柜(VMB)功用為何?

答:當(dāng)有毒氣體外泄時(shí)可利用抽氣裝置抽走,并防止有毒氣體漏出

電漿的頻率一般 13.56 MHz,為何不用其它頻率?

答:為避免影響通訊品質(zhì),目前只開放特定頻率,作為產(chǎn)生電漿之用,如 380~420KHz ,13.56MHz,2.54GHz 等

何謂 ESC(electrical static chuck)
答:利用靜電吸附的原理, 將 Wafer 固定在極板 (Substrate) 上

Asher 主要?dú)怏w為
答:O2

Asher 機(jī)臺(tái)進(jìn)行蝕刻最關(guān)鍵之參數(shù)為何?
答:溫度

簡(jiǎn)述 TURBO PUMP 原理
答:利用渦輪原理,可將壓力抽至 10-6TORR

熱交換器(HEAT EXCHANGER)之功用為何?

答:將熱能經(jīng)由介媒傳輸,以達(dá)到溫度控制之目地

簡(jiǎn)述 BACKSIDE HELIUM COOLING 之原理?

答:藉由氦氣之良好之熱傳導(dǎo)特性,能將芯片上之溫度均勻化

ORIENTER 之用途為何?
答:搜尋 notch 邊,使芯片進(jìn)反應(yīng)腔的位置都固定,可追蹤問題

簡(jiǎn)述 EPD 之功用
答:偵測(cè)蝕刻終點(diǎn);End point detector 利用波長(zhǎng)偵測(cè)蝕刻終點(diǎn)

何謂 MFC?
答:mass flow controler 氣體流量控制器;用于控制 反應(yīng)氣體的流量

GDP 為何?
答:氣體分配盤(gas distribution plate)

GDP 有何作用?
答:均勻地將氣體分布于芯片上方

何謂 isotropic etch?
答:等向性蝕刻;側(cè)壁側(cè)向蝕刻的機(jī)率均等

何謂 anisotropic etch?
答:非等向性蝕刻;側(cè)壁側(cè)向蝕刻的機(jī)率少

何謂 etch 選擇比?
答:不同材質(zhì)之蝕刻率比值

何謂 AEI CD?
答:蝕刻后特定圖形尺寸之大小,特征尺寸(Critical Dimension)

何謂 CD bias?
答:蝕刻 CD 減蝕刻前黃光 CD

簡(jiǎn)述何謂田口式實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法?
答:利用混合變因安排輔以統(tǒng)計(jì)歸納分析

何謂反射功率? 答:蝕刻過程中,所施予之功率并不會(huì)完全地被反應(yīng)腔內(nèi)接收端所接受,會(huì)有部份值反射 掉,此反射之量,稱為反射功率

Load Lock 之功能為何?
答:Wafers 經(jīng)由 loadlock 后再進(jìn)出反應(yīng)腔,確保反應(yīng)腔維持在真空下不受粉塵及濕度 的影響.

廠務(wù)供氣系統(tǒng)中何謂 Bulk Gas ?
答:Bulk Gas 為大氣中普遍存在之制程氣體, 如 N2, O2, Ar 等. 廠務(wù)供氣

系統(tǒng)中何謂 Inert Gas?
答:Inert Gas 為一些特殊無強(qiáng)烈毒性的氣體, 如 NH3,CF4, CHF3, SF6 等.

廠務(wù)供氣系統(tǒng)中何謂 Toxic Gas ?

答:Toxic Gas 為具有強(qiáng)烈危害人體的毒性氣體, 如 SiH4, Cl2, BCl3 等.

機(jī)臺(tái)維修時(shí),異常告示排及機(jī)臺(tái)控制權(quán)應(yīng)如何處理?

答:將告示牌切至異常且將機(jī)臺(tái)控制權(quán)移至維修區(qū)以防有人誤動(dòng)作

冷卻器的冷卻液為何功用 ?
答:傳導(dǎo)熱

Etch 之廢氣有經(jīng)何種方式處理 ?

答:利用水循環(huán)將廢氣溶解之后排放至廢酸槽

何謂 RPM?
答:即 Remote Power Module,系統(tǒng)總電源箱.

火災(zāi)異常處理程序
答:(1) 立即警告周圍人員. (2) 嘗試 3 秒鐘滅火. (3) 按下 EMO 停止機(jī)臺(tái). (4) 關(guān)閉 VMB Valve 并通知廠務(wù). (5) 撤離.

一氧化碳(CO)偵測(cè)器警報(bào)異常處理程序
答:(1) 警告周圍人員. (2) 按 Pause 鍵,暫止 Run 貨. (3) 立即關(guān)閉 VMB 閥,并通知廠務(wù). (4) 進(jìn)行測(cè)漏.

高壓電擊異常處理程序
答:(1) 確認(rèn)安全無慮下,按 EMO 鍵(2) 確認(rèn)受傷原因(誤觸電源,漏水等)(3) 處理受傷 人員

T/C (傳送 Transfer Chamber) 之功能為何 ?
答:提供一個(gè)真空環(huán)境, 以利機(jī)器手臂在反應(yīng)腔與晶舟間傳送 Wafer,節(jié)省時(shí)間.

機(jī)臺(tái) PM 時(shí)需佩帶面具否

答:是,防毒面具

機(jī)臺(tái)停滯時(shí)間過久 run 貨前需做何動(dòng)作
答:Seasoning(陳化處理)

何謂 Seasoning(陳化處理)

答:是在蝕刻室的清凈或更換零件后，為要穩(wěn)定制程條件，使用仿真(dummy) 晶圓進(jìn) 行數(shù)次的蝕刻循環(huán)。

何謂日常測(cè)機(jī)
答:機(jī)臺(tái)日常檢點(diǎn)項(xiàng)目, 以確認(rèn)機(jī)臺(tái)狀況正常

何謂 WAC (Waferless Auto Clean)
答:無 wafer 自動(dòng)干蝕刻清機(jī)

何謂 Dry Clean
答:干蝕刻清機(jī)

日常測(cè)機(jī)量測(cè) etch rate 之目的何在?
答:因?yàn)橐g刻到多少厚度的 film,其中一個(gè)重要參數(shù)就是蝕刻率 操作酸

堿溶液時(shí),應(yīng)如何做好安全措施?
答:(1) 穿戴防酸堿手套圍裙安全眼鏡或護(hù)目鏡(2) 操作區(qū)備有清水與水管以備不時(shí)之 需(3) 操作區(qū)備有吸酸棉及隔離帶

如何讓 chamber 達(dá)到設(shè)定的溫度?
答:使用 heater 和 chiller

Chiller之功能為何?
答:用以幫助穩(wěn)定 chamber 溫度

如何在 chamber 建立真空?
答:(1) 首先確立 chamber parts 組裝完整(2) 以 dry pump 作第一階段的真空建立(3) 當(dāng)圧力到達(dá) 100mTD寺再以 turbo pump 抽真空至 1mT 以下

真空計(jì)的功能為何?
答:偵測(cè) chamber 的壓力,確保 wafer 在一定的壓力下 process

Transfer module 之 robot 功用為何?
答:將 wafer 傳進(jìn) chamber 與傳出 chamber 之用

何謂 MTBC? (mean time between clean)
答:上一次 wet clean 到這次 wet clean 所經(jīng)過的時(shí)間

RF Generator 是否需要定期檢驗(yàn)?

答:是需要定期校驗(yàn);若未校正功率有可能會(huì)變化;如此將影響電漿的組成

為何需要對(duì) etch chamber 溫度做監(jiān)控?
答:因?yàn)闇囟葧?huì)影響制程條件;如 etching rate/均勻度

為何需要注意 dry pump exhaust presure (pump 出口端的氣壓)?

答:因?yàn)闅鈮喝籼髸?huì)造成 pump 負(fù)荷過大;造成 pump 跳掉,影響 chamber 的壓力,直接 影響到 run 貨品質(zhì)

為何要做漏率測(cè)試? (Leak rate )
答: (1) 在 PM 后 PUMP Down 1~2 小時(shí)后;為確保 chamber Run 貨時(shí),無大氣進(jìn)入 chambe 影響 chamber GAS 成份(2) 在日常測(cè)試時(shí),為確保 chamber 內(nèi)來自大氣的泄漏源,故需測(cè)漏

機(jī)臺(tái)發(fā)生 Alarm 時(shí)應(yīng)如何處理?
答:(1) 若為火警,立即圧下 EMO(緊急按鈕),并滅火且通知相關(guān)人員與主管(2) 若是一 般異常,請(qǐng)先檢查 alarm 訊息再判定異常原因,進(jìn)而解決問題,若未能處理應(yīng)立即通知主要負(fù) 責(zé)人

蝕刻機(jī)臺(tái)廢氣排放分為那幾類?
答:一般無毒性廢氣/有毒酸性廢氣排放

蝕刻機(jī)臺(tái)使用的電源為多少伏特(v)?
答:208V 三相

式蝕刻機(jī)臺(tái)分為那幾個(gè)部份?
答:(1) Load/Unload 端 (2) transfer module (3) Chamber process module (4) 真 空系統(tǒng) (5) GAS system (6)RF system

在半導(dǎo)體程制中,濕制程(wet processing)分那二大頪?
答:(1) 晶圓洗凈(wafer cleaning) (2) 濕蝕刻(wet etching).

晶圓洗凈(wafer cleaning)的設(shè)備有那幾種?
答:(1) Batch type(immersion type): a) carrier type b)Cassetteless type (2) Single wafer type(spray type)

晶圓洗凈(wafer cleaning)的目的為何?
答:去除金屬雜質(zhì),有機(jī)物污染及微塵.

半導(dǎo)體制程有那些污染源?
答:(1) 微粒子(2) 金屬(3) 有機(jī)物(4) 微粗糙(5) 天生的氧化物

RCA 清洗制程目的為何?

答:于微影照像后,去除光阻,清洗晶圓,并做到酸堿中和,使晶圓可進(jìn)行下一個(gè)制程.

洗凈溶液 APM(SC-1)--> NH4OHH2O 的目的為何?
答:去除微粒子及有機(jī)物

洗凈溶液 SPM--> H2SO4H2O 的目的為何?
答:去除有機(jī)物

洗凈溶液 HPM(SC-2)--> HCLH2O 的目的為何?
答:去除金屬

洗凈溶液 DHF--> HF100~1:500)的目的為何?
答:去除自然氧化膜及金屬

洗凈溶液 FPM--> HFH2O 的目的為何?
答:去除自然氧化膜及金屬

洗凈溶液 BHF(BOE)--> HF:NH4F 的目的為何?
答:氧化膜濕式蝕刻

洗凈溶液 熱磷酸--> H3PO4 的目的為何?
答:氮化膜濕式蝕刻

0.25 微米邏輯組件有那五種標(biāo)準(zhǔn)清洗方法?
答:(1) 擴(kuò)散前清洗(2) 蝕刻后清洗(3) 植入后清洗(4) 沉積前洗清 (5) CMP 后清洗

超音波刷洗(ultrasonic scrubbing)目的為何?
答:去除不溶性的微粒子污染

何謂晶圓盒(POD)清洗? 答:利用去離子水和界面活性劑(surfactant),除去晶圓盒表面的污染. 高壓噴灑(high pressure spray)或刷洗去微粒子在那些制程之后?
答:(1) 鋸晶圓(wafer saw) (2) 晶圓磨薄(wafer lapping) (3) 晶圓拋光(wafer polishing) (4) 化學(xué)機(jī)械研磨

晶圓濕洗凈設(shè)備有那幾種?
答:(1) 多槽全自動(dòng)洗凈設(shè)備 (2) 單槽清洗設(shè)備 (3) 單晶圓清洗設(shè)備. 單槽

清洗設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)?
答:(1) 較佳的環(huán)境制程與微?？刂颇芰? (2) 化學(xué)品與純水用量少. (3) 設(shè)備調(diào)整彈 性度高.

單槽清洗設(shè)備的缺點(diǎn)?
答:(1) 產(chǎn)能較低. (2) 晶圓間仍有互相污染

單晶圓清洗設(shè)備未來有那些須要突破的地方?
答:產(chǎn)能低與設(shè)備成熟度

審核編輯 黃宇