【光电集成】晶圆制造工艺流程及一些常用名词解释

今日光电 2024-08-09 18:00

。今日光电 

     有人说,20世纪是电的世纪,21世纪是光的世纪;知光解电,再小的个体都可以被赋能。追光逐电,光赢未来...欢迎来到今日光电!




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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 (6)外延生长法 (LPE)


4、 涂敷光刻胶

(1)光刻胶的涂敷

(2)预烘
      (3)曝光
      (4)显影
      (5)后烘
      (6)腐蚀
      (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(InitialTestandFinalTest)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。


一些半导体制造名词解释

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:90~120 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 380~420KHz ,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 100mTD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 1~2 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
 
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(1:100~1:500)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.   
     (4)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.


来源:半导体封装工程师之家


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  • Matter协议是一个由Amazon Alexa、Apple HomeKit、Google Home和Samsung SmartThings等全球科技巨头与CSA联盟共同制定的开放性标准,它就像一份“共生契约”,能让原本相互独立的家居生态在应用层上握手共存,同时它并非另起炉灶,而是以IP(互联网协议)为基础框架,将不同通信协议下的家居设备统一到同一套“语义规则”之下。作为应用层上的互通标准,Matter协议正在重新定义智能家居行业的运行逻辑,它不仅能向下屏蔽家居设备制造商的生态和系统,让设备、平
    华普微HOPERF 2025-05-08 11:40 411浏览
  • 二位半 5线数码管的驱动方法这个2位半的7段数码管只用5个管脚驱动。如果用常规的7段+共阳/阴则需要用10个管脚。如果把每个段看成独立的灯。5个管脚来点亮,任选其中一个作为COM端时,另外4条线可以单独各控制一个灯。所以实际上最多能驱动5*4 = 20个段。但是这里会有一个小问题。如果想点亮B1,可以让第3条线(P3)置高,P4 置低,其它阳极连P3的灯对应阴极P2 P1都应置高,此时会发现C1也会点亮。实际操作时,可以把COM端线P3设置为PP输出,其它线为OD输出。就可以单独控制了。实际的驱
    southcreek 2025-05-07 15:06 584浏览
  • 飞凌嵌入式作为龙芯合作伙伴,隆重推出FET-2K0300i-S全国产自主可控工业级核心板!FET-2K0300i-S核心板基于龙芯2K0300i工业级处理器开发设计,集成1个64位LA264处理器,主频1GHz,提供高效的计算能力;支持硬件ECC;2K0300i还具备丰富的连接接口USB、SDIO、UART、SPI、CAN-FD、Ethernet、ADC等一应俱全,龙芯2K0300i支持四路CAN-FD接口,具备良好的可靠性、实时性和灵活性,可满足用户多路CAN需求。除性价比超高的国产处理器外,
    飞凌嵌入式 2025-05-07 11:54 99浏览
  • 硅二极管温度传感器是一种基于硅半导体材料特性的测温装置,其核心原理是利用硅二极管的电学参数(如正向压降或电阻)随温度变化的特性实现温度检测。以下是其工作原理、技术特点及典型应用:一、工作原理1、‌PN结温度特性‌硅二极管由PN结构成,当温度变化时,其正向电压 VF与温度呈线性负相关关系。例如,温度每升高1℃,VF约下降2 mV。2、‌电压—温度关系‌通过jing确测量正向电压的微小变化,可推算出环境温度值。部分型号(如SI410)在宽温域内(如1.4 K至475 K)仍能保持高线性度。
    锦正茂科技 2025-05-09 13:52 289浏览
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