晶圆制造工艺流程.pdf

晶圆制造工艺流程 1、表面清洗 2、初次氧化 3、CVD(Chemical Vapor deposition)法沉积一层 Si3N4(Hot CVD 或 LPCVD)。（1）常压 CVD(Normal Pressure CVD)（2）低压 CVD(Low Pressure CVD)（3）热 CVD(Hot CVD)/(thermal CVD)（4）电浆增强 CVD(Plasma Enhanced CVD)（5）MOCVD(Metal Organic CVD)&分子磊晶成长(Molecular Beam Epitaxy)（6）外延生长法(LPE)4、涂敷光刻胶（1）光刻胶的涂敷（2）预烘(pre bake)（3）曝光（4）显影（5）后烘(post bake)（6）腐蚀(etching)（7）光刻胶的去除 5、此处用干法氧化法将氮化硅去除 6、离子布植将硼离子(B+3)透过 SiO2 膜注入衬底，形成 P 型阱 7、去除光刻胶，放高温炉中进行退火处理 8、用热磷酸去除氮化硅层，掺杂磷(P+5)离子，形成 N 型阱 9、退火处理，然后用 HF 去除 SiO2 层 10、干法氧化法生成一层 SiO2 层，然后 LPCVD 沉积一层氮化硅 11、利用光刻技术和离子刻蚀技术，保留下栅隔离层上面的氮化硅层 12、湿法氧化，生长未有氮化硅保护的 SiO2 层，形成 PN 之间的隔离区 13、热磷酸去除氮化硅，然后用 HF 溶液去除栅隔离层位置的 SiO2，并重新生成品质更好的 SiO2 薄膜,作为栅极氧化层。14、LPCVD 沉积多晶硅层，然后涂敷光阻进行光刻，以及等离子蚀刻技术，栅极结构，并氧化生成 SiO2 保护层。15、表面涂敷光阻，去除 P 阱区的光阻，注入砷(As)离子，形成 NMOS 的源漏极。用同样的方法，在 N 阱区，注入 B 离子形成 PMOS 的源漏极。16、利用 PECVD 沉积一层无掺杂氧化层，保护元件，并进行退火处理。17、沉积掺杂硼磷的氧化层 18、濺镀第一层金属（1）薄膜的沉积方法根据其用途的不同而不同，厚度通常小于 1um。（2）真空蒸发法（Evaporation Deposition）（3）溅镀（Sputtering Deposition）19、光刻技术定出 VIA 孔洞，沉积第二层金属，并刻蚀出连线结构。然后，用 PECVD 法氧化层和氮化硅保护层。20、光刻和离子刻蚀，定出 PAD 位置 21、最后进行退火处理，以保证整个 Chip 的完整和连线的连接性 晶圆制造总的工艺流程 芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序（Wafer Fabrication）、晶圆针测工序（Wafer Probe）、构装工序（Packaging）、测试工序（Initial Test and Final Test）等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段（Front End）工序，而构装工序、测试工序为后段（Back End）工序。1、晶圆处理工序：本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及电子元件（如晶体管、电容、逻辑开关等），其处理程序通常与产品种类和所使用的技术有关，但一般基本步骤是先将晶圆适当清洗，再在其表面进行氧化及化学气相沉积，然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤，最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与制作。2、晶圆针测工序：经过上道工序后，晶圆上就形成了一个个的小格，即晶粒，一般情况下，为便于测试，提高效率，同一片晶圆上制作同一品种、规格的产品；但也可根据需要制作几种不同品种、规格的产品。在用针测（Probe）仪对每个晶粒检测其电气特性，并将不合格的晶粒标上记号后，将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒，再按其电气特性分类，装入不同的托盘中，不合格的晶粒则舍弃。3、构装工序：就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并把晶粒上蚀刻出的一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖板，用胶水封死。其目的是用以保护晶粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才算制成了一块集成电路芯片（即我们在电脑里可以看到的那些黑色或褐色，两边或四边带有许多插脚或引线的矩形小块）。4、测试工序：芯片制造的最后一道工序为测试，其又可分为一般测试和特殊测试，前者是将封装后的芯片置于各种环境下测试其电气特性，如消耗功率、运行速度、耐压度等。经测试后的芯片，依其电气特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数，从相近参数规格、品种中拿出部分芯片，做有针对性的专门测试，看是否能满足客户的特殊需求，以决定是否须为客户设计专用芯片。经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品 ETCH 何谓蚀刻(Etch)?答：将形成在晶圆表面上的薄膜全部，或特定处所去除至必要厚度的制程。蚀刻种类:答：(1)干蚀刻(2)湿蚀刻 蚀刻对象依薄膜种类可分为:答：poly,oxide,metal 何谓 dielectric 蚀刻(介电质蚀刻)?答：Oxide etch and nitride etch 半导体中一般介电质材质为何?答：氧化硅/氮化硅 何谓湿式蚀刻 答：利用液相的酸液或溶剂;将不要的薄膜去除 何谓电浆 Plasma?答：电浆是物质的第四状态.带有正,负电荷及中性粒子之总和;其中包含电子,正离子,负离子,中性分子,活性基及发散光子等,产生电浆的方法可使用高温或高电压.何谓干式蚀刻?答：利用 plasma 将不要的薄膜去除 何谓 Under-etching(蚀刻不足)?答：系指被蚀刻材料，在被蚀刻途中停止造成应被去除的薄膜仍有残留 何谓 Over-etching(过蚀刻)答：蚀刻过多造成底层被破坏 何谓 Etch rate(蚀刻速率)答：单位时间内可去除的蚀刻材料厚度或深度 何谓 Seasoning(陈化处理)答：是在蚀刻室的清净或更换零件后，为要稳定制程条件，使用仿真（dummy）晶圆进行数次的蚀刻循环。Asher 的主要用途:答：光阻去除 Wet bench dryer 功用为何?答：将晶圆表面的水份去除 列举目前 Wet bench dry 方法:答：(1)Spin Dryer(2)Marangoni dry(3)IPA Vapor Dry 何谓 Spin Dryer 答：利用离心力将晶圆表面的水份去除 何谓 Maragoni Dryer 答：利用表面张力将晶圆表面的水份去除 何谓 IPA Vapor Dryer 答：利用 IPA(异丙醇)和水共溶原理将晶圆表面的水份去除 测 Particle 时,使用何种测量仪器?答：Tencor Surfscan 测蚀刻速率时,使用何者量测仪器?答：膜厚计,测量膜厚差值 何谓 AEI 答：After Etching Inspection 蚀刻后的检查 AEI 目检 Wafer 须检查哪些项目:答：(1)正面颜色是否异常及刮伤(2)有无缺角及 Particle(3)刻号是否正确 金属蚀刻机台转非金属蚀刻机台时应如何处理?答：清机防止金属污染问题 金属蚀刻机台 asher 的功用为何?答：去光阻及防止腐蚀 金属蚀刻后为何不可使用一般硫酸槽进行清洗?答：因为金属线会溶于硫酸中 Hot Plate机台是什幺用途?答：烘烤 Hot Plate 烘烤温度为何?答：90120 度 C 何种气体为 Poly ETCH 主要使用气体?答：Cl2,HBr,HCl 用于 Al 金属蚀刻的主要气体为 答：Cl2,BCl3 用于 W 金属蚀刻的主要气体为 答：SF6 何种气体为 oxide vai/contact ETCH 主要使用气体?答：C4F8,C5F8,C4F6 硫酸槽的化学成份为:答：H2SO4/H2O2 AMP 槽的化学成份为:答：NH4OH/H2O2/H2O UV curing 是什幺用途?答：利用 UV 光对光阻进行预处理以加强光阻的强度 UV curing用于何种层次?答：金属层 何谓 EMO?答：机台紧急开关 EMO 作用为何?答：当机台有危险发生之顾虑或已不可控制,可紧急按下 湿式蚀刻门上贴有那些警示标示?答：(1)警告.内部有严重危险.严禁打开此门(2)机械手臂危险.严禁打开此门(3)化学药剂危险.严禁打开此门 遇化学溶液泄漏时应如何处置?答：严禁以手去测试漏出之液体.应以酸碱试纸测试.并寻找泄漏管路.遇 IPA 槽着火时应如何处置?答：立即关闭 IPA 输送管路并以机台之灭火器灭火及通知紧急应变小组 BOE 槽之主成份为何?答：HF(氢氟酸)与 NH4F(氟化铵).BOE 为那三个英文字缩写?答：Buffered Oxide Etcher。有毒气体之阀柜(VMB)功用为何?答：当有毒气体外泄时可利用抽气装置抽走,并防止有毒气体漏出 电浆的频率一般 13.56 MHz,为何不用其它频率?答：为避免影响通讯品质,目前只开放特定频率,作为产生电浆之用,如380420KHz,13.56MHz,2.54GHz 等 何谓 ESC(electrical static chuck)答：利用静电吸附的原理,将 Wafer 固定在极板(Substrate)上 Asher 主要气体为 答：O2 Asher 机台进行蚀刻最关键之参数为何?答：温度 简述 TURBO PUMP 原理 答：利用涡轮原理,可将压力抽至 10-6TORR 热交换器(HEAT EXCHANGER)之功用为何？答：将热能经由介媒传输,以达到温度控制之目地 简述 BACKSIDE HELIUM COOLING 之原理？答：藉由氦气之良好之热传导特性,能将芯片上之温度均匀化 ORIENTER 之用途为何？答：搜寻 notch 边,使芯片进反应腔的位置都固定,可追踪问题 简述 EPD 之功用 答：侦测蚀刻终点;End point detector 利用波长侦测蚀刻终点 何谓 MFC？答：mass flow controler 气体流量控制器;用于控制 反应气体的流量 GDP 为何?答：气体分配盘(gas distribution plate)GDP 有何作用？答：均匀地将气体分布于芯片上方 何谓 isotropic etch?答：等向性蚀刻;侧壁侧向蚀刻的机率均等 何谓 anisotropic etch?答：非等向性蚀刻;侧壁侧向蚀刻的机率少 何谓 etch 选择比?答：不同材质之蚀刻率比值 何谓 AEI CD?答：蚀刻后特定图形尺寸之大小,特征尺寸(Critical Dimension)何谓 CD bias?答：蚀刻 CD 减蚀刻前黄光 CD 简述何谓田口式实验计划法?答：利用混合变因安排辅以统计归纳分析 何谓反射功率?答：蚀刻过程中,所施予之功率并不会完全地被反应腔内接收端所接受,会有部份值反射掉,此反射之量,称为反射功率 Load Lock 之功能为何?答：Wafers 经由 loadlock 后再进出反应腔,确保反应腔维持在真空下不受粉尘及湿度的影响.厂务供气系统中何谓 Bulk Gas?答：Bulk Gas 为大气中普遍存在之制程气体,如 N2,O2,Ar 等.厂务供气系统中何谓 Inert Gas?答：Inert Gas 为一些特殊无强烈毒性的气体,如 NH3,CF4,CHF3,SF6 等.厂务供气系统中何谓 Toxic Gas?答：Toxic Gas 为具有强烈危害人体的毒性气体,如 SiH4,Cl2,BCl3 等.机台维修时,异常告示排及机台控制权应如何处理?答：将告示牌切至异常且将机台控制权移至维修区以防有人误动作 冷却器的冷却液为何功用?答：传导热 Etch 之废气有经何种方式处理?答：利用水循环将废气溶解之后排放至废酸槽 何谓 RPM?答：即 Remote Power Module,系统总电源箱.火灾异常处理程序 答：(1)立即警告周围人员.(2)尝试 3 秒钟灭火.(3)按下 EMO 停止机台.(4)关闭 VMB Valve 并通知厂务.(5)撤离.一氧化碳(CO)侦测器警报异常处理程序 答：(1)警告周围人员.(2)按 Pause 键,暂止 Run 货.(3)立即关闭 VMB 阀,并通知厂务.(4)进行测漏.高压电击异常处理程序 答：(1)确认安全无虑下,按 EMO 键(2)确认受伤原因(误触电源,漏水等)(3)处理受伤人员 T/C(传送 Transfer Chamber)之功能为何?答：提供一个真空环境,以利机器手臂在反应腔与晶舟间传送 Wafer,节省时间.机台 PM 时需佩带面具否 答：是,防毒面具 机台停滞时间过久 run 货前需做何动作 答：Seasoning(陈化处理)何谓 Seasoning(陈化处理)答：是在蚀刻室的清净或更换零件后，为要稳定制程条件，使用仿真（dummy）晶圆进行数次的蚀刻循环。何谓日常测机 答：机台日常检点项目,以确认机台状况正常 何谓 WAC(Waferless Auto Clean)答：无 wafer 自动干蚀刻清机 何谓 Dry Clean 答：干蚀刻清机 日常测机量测 etch rate 之目的何在?答：因为要蚀刻到多少厚度的 film,其中一个重要参数就是蚀刻率 操作酸碱溶液时,应如何做好安全措施?答：(1)穿戴防酸碱手套围裙安全眼镜或护目镜(2)操作区备有清水与水管以备不时之需(3)操作区备有吸酸棉及隔离带 如何让 chamber 达到设定的温度?答：使用 heater 和 chiller Chiller 之功能为何?答：用以帮助稳定 chamber 温度 如何在 chamber 建立真空?答：(1)首先确立 chamber parts 组装完整(2)以 dry pump 作第一阶段的真空建立(3)当圧力到达 100mT寺再以 turbo pump 抽真空至 1mT 以下 真空计的功能为何?答：侦测 chamber 的压力,确保 wafer 在一定的压力下 process Transfer module 之 robot 功用为何?答：将 wafer 传进 chamber 与传出 chamber 之用 何谓 MTBC?(mean time between clean)答：上一次 wet clean 到这次 wet clean 所经过的时间 RF Generator 是否需要定期检验?答：是需要定期校验;若未校正功率有可能会变化;如此将影响电浆的组成 为何需要对 etch chamber 温度做监控?答：因为温度会影响制程条件;如 etching rate/均匀度 为何需要注意 dry pump exhaust presure(pump 出口端的气压)?答：因为气压若太大会造成 pump 负荷过大;造成 pump 跳掉,影响 chamber 的压力,直接影响到 run 货品质 为何要做漏率测试?(Leak rate)答：(1)在 PM 后 PUMP Down 12 小时后;为确保 chamber Run 货时,无大气进入chambe 影响chamber GAS 成份(2)在日常测试时,为确保chamber 内来自大气的泄漏源,故需测漏 机台发生 Alarm 时应如何处理?答：(1)若为火警,立即圧下 EMO(紧急按钮),并灭火且通知相关人员与主管(2)若是一般异常,请先检查 alarm 讯息再判定异常原因,进而解决问题,若未能处理应立即通知主要负责人 蚀刻机台废气排放分为那几类?答：一般无毒性废气/有毒酸性废气排放 蚀刻机台使用的电源为多少伏特(v)?答：208V 三相 干式蚀刻机台分为那几个部份?答：(1)Load/Unload 端(2)transfer module(3)Chamber process module(4)真空系统(5)GAS system(6)RF system 在 半导 体程制中,湿制程(wet processing)分那二大頪?答：(1)晶圆洗净(wafer cleaning)(2)湿蚀刻(wet etching).晶圆洗净(wafer cleaning)的设备有那几种?答：(1)Batch type(immersion type):a)carrier type b)Cassetteless type(2)Single wafer type(spray type)晶圆洗净(wafer cleaning)的目的为何?答：去除金属杂质,有机物污染及微尘.半导体制程有那些污染源?答：(1)微粒子(2)金属(3)有机物(4)微粗糙(5)天生的氧化物 RCA 清洗制程目的为何?答：于微影照像后,去除光阻,清洗晶圆,并做到酸碱中和,使晶圆可进行下一个制程.洗净溶液 APM(SC-1)-NH4OH:H2O2:H2O 的目的为何?答：去除微粒子及有机物 洗净溶液 SPM-H2SO4:H2O2:H2O 的目的为何?答：去除有机物 洗净溶液 HPM(SC-2)-HCL:H2O2:H2O 的目的为何?答：去除金属 洗净溶液 DHF-HF:H2O(1:1001:500)的目的为何?答：去除自然氧化膜及金属 洗净溶液 FPM-HF:H2O2:H2O 的目的为何?答：去除自然氧化膜及金属 洗净溶液 BHF(BOE)-HF:NH4F 的目的为何?答：氧化膜湿式蚀刻 洗净溶液 热磷酸-H3PO4 的目的为何?答：氮化膜湿式蚀刻 0.25 微米逻辑组件有那五种标准清洗方法?答：(1)扩散前清洗(2)蚀刻后清洗(3)植入后清洗(4)沉积前洗清(5)CMP 后清洗 超音波刷洗(ultrasonic scrubbing)目的为何?答：去除不溶性的微粒子污染 何谓晶圆盒(POD)清洗?答：利用去离子水和界面活性剂(surfactant),除去晶圆盒表面的污染.高压喷洒(high pressure spray)或刷洗去微粒子在那些制程之后?答：(1)锯晶圆(wafer saw)(2)晶圆磨薄(wafer lapping)(3)晶圆拋光(wafer polishing)(4)化学机械研磨 晶圆湿洗净设备有那几种?答：(1)多槽全自动洗净设备(2)单槽清洗设备(3)单晶圆清洗设备.单槽清洗设备的优点?答：(1)较佳的环境制程与微粒控制能力.(2)化学品与纯水用量少.(3)设备调整弹性度高.单槽清洗设备的缺点?答：(1)产能较低.(2)晶圆间仍有互相污染 单晶圆清洗设备未来有那些须要突破的地方?答：产能低与设备成熟度