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二、晶圆针测制程
经过WaferFab之制程後,晶圆上即形成一格格的小格,我们称之为晶方或是晶粒〔Die〕,在一般情形下,同一片晶圆上皆制作一样的晶片,但是也有可能在同一片晶圆上制作不同规格的产品;
这些晶圆必须通过晶片允收测试,晶粒将会一一经过针测〔Probe〕仪器以测试其电气特性,而不合格的的晶粒将会被标上记号〔InkDot〕,此程序即称之为晶圆针测制程〔WaferProbe〕。
然後晶圆将依晶粒为单位分割成一粒粒独立的晶粒
三、IC构装制程
IC構裝製程〔Packaging〕:
利用塑膠或陶瓷包裝晶粒與配線以成積體電路
目的:
是為了製造出所生產的電路的保護層,防止電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。
半导体制造工艺分类
一双极型IC的根本制造工艺:
A在元器件间要做电隔离区〔PN结隔离、全介质隔离及PN结介质混合隔离〕
ECL〔不掺金〕〔非饱和型〕、TTL/DTL〔饱和型〕、STTL〔饱和型〕B在元器件间自然隔离
I2L〔饱和型〕
二MOSIC的根本制造工艺:
根据栅工艺分类
A铝栅工艺
B硅栅工艺
其他分类
1、〔根据沟道〕PMOS、NMOS、CMOS
2、〔根据负载元件〕E/R、E/E、E/D
三Bi-CMOS工艺:
A以CMOS工艺为根底
P阱N阱
B以双极型工艺为根底
双极型集成电路和MOS集成电路优缺点
半导体制造环境要求
主要污染源:
微尘颗粒、中金属离子、有机物残留物和钠离子等轻金属例子。
超净间:
干净等级主要由微尘颗粒数/m3
半导体元件制造过程
前段〔FrontEnd〕制程---前工序
简称WaferFab〕
典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程
横向晶体管刨面图
纵向晶体管刨面图
NPN晶体管刨面图
1.衬底选择
10Ω111晶向,偏离2O~5O⊄ P型Siρ
晶圆〔晶片〕晶圆〔晶片〕的生产由砂即〔二氧化硅〕开场,经由电弧炉的提炼复原成冶炼级的硅,再经由盐酸氯化,产生三氯化硅,经蒸馏纯化后,透过慢速分解过程,制成棒状或粒状的「多晶硅」。
一般晶圆制造厂,将多晶硅融解后,再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。
一支85公分长,重76.6公斤的8寸硅晶棒,约需2天半时间长成。
经研磨、抛光、切片后,即成半导体之原料晶圆片
第一次光刻—N+埋层扩散孔
1。
减小集电极串联电阻
2。
减小寄生PNP管的影响
外延层淀积
VPE〔Vaporousphaseepita*y)气相外延生长硅
SiCl4+H2→Si+HCl
氧化
Tepi>
*jc+*mc+TBL-up+tepi-o*
第二次光刻—P+隔离扩散孔
在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离.
第三次光刻—P型基区扩散孔
决定NPN管的基区扩散位置范围
第四次光刻—N+发射区扩散孔
集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。
Al—N-Si欧姆接触:
ND≥1019cm-3,
第五次光刻—引线接触孔
第六次光刻—金属化内连线:
反刻铝
CMOS工艺集成电路
CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例
光刻I---阱区光刻,刻出阱区注入孔
阱区注入及推进,形成阱区
3。
去除SiO2,长薄氧,长Si3N4
4。
光II---有源区光刻
5。
光III---N管场区光刻,N管场区注入,以提高场开启,减少闩锁效应及改善阱的接触。
6。
光III---N管场区光刻,刻出N管场区注入孔;
N管场区注入。
7。
光Ⅳ---p管场区光刻,p管场区注入,调节PMOS管的开启电压,生长多晶硅。
8。
光Ⅴ---多晶硅光刻,形成多晶硅栅及多晶硅电阻
9。
光ⅤI---P+区光刻,P+区注入。
形成PMOS管的源、漏区及P+保护环。
10。
光Ⅶ---N管场区光刻,N管场区注入,形成NMOS的源、漏区及N+保护环。
11。
长PSG〔磷硅玻璃〕。
12。
光刻Ⅷ---引线孔光刻。
13。
光刻Ⅸ---引线孔光刻〔反刻AL〕。
晶圓材料〔Wafer〕
圓晶是制作矽半導體IC所用之矽晶片,狀似圓形,故稱晶圓。
材料是「矽」,IC〔IntegratedCircuit〕厂用的矽晶片即為矽晶體,因為整片的矽晶片是單一完整的晶體,故又稱為單晶體。
但在整體固態晶體內,眾多小晶體的方向不相,則為复晶體〔或多晶體〕。
生成單晶體或多晶體与晶體生長時的溫度,速率与雜質都有關系。
一般清洗技术
光学显影
光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序,把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层或硅晶上。
光学显影主要包含了感光胶涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。
曝光方式:
紫外线、*射线、电子束、极紫外
蝕刻技術〔EtchingTechnology〕
蝕刻技術〔EtchingTechnology〕是將材料使用化學反應物理撞擊作用而移除的技術。
可以分為:
濕蝕刻〔wetetching〕:
濕蝕刻所使用的是化學溶液,在經過化學反應之後達到蝕刻的目的.
乾蝕刻〔dryetching〕:
乾蝕刻則是利用一种電漿蝕刻〔plasmaetching〕。
電漿蝕刻中蝕刻的作用,可能是電漿中离子撞擊晶片外表所產生的物理作用,或者是電漿中活性自由基〔Radical〕与晶片外表原子間的化學反應,甚至也可能是以上兩者的复合作用。
现在主要应用技术:
等离子体刻蚀
常见湿法蚀刻技术
CVD化學气相沉積
是利用热能、电浆放电或紫外光照射等化学反响的方式,在反响器内将反响物〔通常为气体〕生成固态的生成物,并在晶片外表沉积形成稳定固态薄膜〔film〕的一种沉积技术。
CVD技术是半导体IC制程中运用极为广泛的薄膜形成方法,如介电材料〔dielectrics〕、导体或半导体等薄膜材料几乎都能用CVD技术完成。
化學气相沉積CVD
化学气相沉积技术
常用的CVD技術有:
(1)「常壓化學气相沈積〔APCVD〕」;
(2)「低壓化學气相沈積〔LPCVD〕」;
(3)「電漿輔助化學气相沈積〔PECVD〕」
较为常见的CVD薄膜包括有:
■二气化硅〔通常直接称为氧化层〕■氮化硅■多晶硅■耐火金属与这类金属之其硅化物
物理气相沈積〔PVD〕
主要是一种物理制程而非化学制程。
此技术一般使用氩等钝气,藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后,可将靶材原子一个个溅击出来,并使被溅击出来的材质〔通常为铝、钛或其合金〕如雪片般沉积在晶圆外表。
PVD以真空、測射、离子化或离子束等方法使純金屬揮發,与碳化氫、氮气等气體作用,加熱至400~600℃〔約1~3小時〕後,蒸鍍碳化物、氮化物、氧化物及硼化物等1~10μm厚之微細粒狀薄膜,PVD可分為三种技術:
(1)蒸鍍〔Evaporation〕;
(2)分子束磊晶成長〔MolecularBeamEpita*y;
MBE〕;
(3)濺鍍〔Sputter〕
解离金属电浆〔淘气鬼〕物理气相沉积技术
解离金属电浆是最近开展出来的物理气相沉积技术,它是在目标区与晶圆之间,利用电浆,针对从目标区溅击出来的金属原子,在其到达晶圆之前,加以离子化。
离子化这些金属原子的目的是,让这些原子带有电价,进而使其行进方向受到控制,让这些原子得以垂直的方向往晶圆行进,就像电浆蚀刻及化学气相沉积制程。
这样做可以让这些金属原子针对极窄、极深的构造进展沟填,以形成极均匀的表层,尤其是在最底层的部份。
离子植入〔IonImplant〕
离子植入技术可将掺质以离子型态植入半导体组件的特定区域上,以获得准确的电子特性。
这些离子必须先被加速至具有足够能量与速度,以穿透〔植入〕薄膜,到达预定的植入深度。
离子植入制程可对植入区内的掺质浓度加以精细控制。
根本上,此掺质浓度〔剂量〕系由离子束电流〔离子束内之总离子数〕与扫瞄率〔晶圆通过离子束之次数〕来控制,而离子植入之深度则由离子束能量之大小来决定。
化学机械研磨技术
化学机械研磨技术〔化学机器磨光,CMP〕兼具有研磨性物质的机械式研磨与酸碱溶液的化学式研磨两种作用,可以使晶圆外表到达全面性的平坦化,以利后续薄膜沉积之进展。
在CMP制程的硬设备中,研磨头被用来将晶圆压在研磨垫上并带动晶圆旋转,至于研磨垫则以相反的方向旋转。
在进展研磨时,由研磨颗粒所构成的研浆会被置于晶圆与研磨垫间。
影响CMP制程的变量包括有:
研磨头所施的压力与晶圆的平坦度、晶圆与研磨垫的旋转速度、研浆与研磨颗粒的化学成份、温度、以及研磨垫的材质与磨损性等等。
制程监控
量测芯片内次微米电路之微距,以确保制程之正确性。
一般而言,只有在微影图案〔照相平版印刷的patterning〕与后续之蚀刻制程执行后,才会进展微距的量测。
光罩检测〔Retical检查〕
光罩是高精细度的石英平板,是用来制作晶圆上电子电路图像,以利集成电路的制作。
光罩必须是完美无缺,才能呈现完整的电路图像,否则不完整的图像会被复制到晶圆上。
光罩检测机台则是结合影像扫描技术与先进的影像处理技术,捕捉图像上的缺失。
当晶圆从一个制程往下个制程进展时,图案晶圆检测系统可用来检测出晶圆上是否有瑕疵包括有微尘粒子、断线、短路、以及其它各式各样的问题。
此外,对已印有电路图案的图案晶圆成品而言,则需要进展深次微米范围之瑕疵检测。
一般来说,图案晶圆检测系统系以白光或雷射光来照射晶圆外表。
再由一或多组侦测器接收自晶圆外表绕射出来的光线,并将
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