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晶圆制造工艺ETCH

HessenwasrevisedinJanuary2021

 

晶圆制造工艺ETCH

晶圆制造工艺流程

1、表面清洗

2、初次氧化

3、CVD(ChemicalVapordeposition)法沉积一层Si3N4(HotCVD或LPCVD)。

(1)常压CVD(NormalPressureCVD)

(2)低压CVD(LowPressureCVD)

(3)热CVD(HotCVD)/(thermalCVD)

(4)电浆增强CVD(PlasmaEnhancedCVD)

(5)MOCVD(MetalOrganicCVD)&分子磊晶成长(MolecularBeamEpitaxy)

(6)外延生长法(LPE)

4、涂敷光刻胶

(1)光刻胶的涂敷

(2)预烘(prebake)

(3)曝光

(4)显影

(5)后烘(postbake)

(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、溅镀第一层金属

(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(EvaporationDeposition)

(3)溅镀(SputteringDeposition)

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(WaferFabrication)、晶圆针测工序(WaferProbe)、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(FrontEnd)工序,而构装工序、测试工序为后段(BackEnd)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),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:

Oxideetchandnitrideetch

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Etchrate(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

Wetbenchdryer功用为何

答:

将晶圆表面的水份去除

列举目前Wetbenchdry方法:

答:

(1)SpinDryer

(2)Marangonidry(3)IPAVaporDry

何谓SpinDryer

答:

利用离心力将晶圆表面的水份去除

何谓MaragoniDryer

答:

利用表面张力将晶圆表面的水份去除

何谓IPAVaporDryer

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:

TencorSurfscan

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:

AfterEtchingInspection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

"HotPlate"机台是什幺用途

答:

烘烤

HotPlate烘烤温度为何

答:

90~120度C

何种气体为PolyETCH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oxidevai/contactETCH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

UVcuring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

"UVcuring"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:

BufferedOxideEtcher。

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13.56MHz,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(electricalstaticchuck)

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TURBOPUMP原理

答:

利用涡轮原理,可将压力抽至10-6TORR

热交换器(HEATEXCHANGER)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BACKSIDEHELIUMCOOLING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Endpointdetector利用波长侦测蚀刻终点

何谓MFC

答:

massflowcontroler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(gasdistributionplate)

GDP有何作用?

答:

均匀地将气体分布于芯片上方

何谓isotropicetch?

答:

等向性蚀刻侧壁侧向蚀刻的机率均等

何谓anisotropicetch?

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AEICD?

答:

蚀刻后特定图形尺寸之大小,特征尺寸(CriticalDimension)

何谓CDbias?

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

LoadLock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BulkGas

答:

BulkGas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InertGas?

答:

InertGas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ToxicGas

答:

ToxicGas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RemotePowerModule,系统总电源箱.

火灾异常处理程序

答:

(1)立即警告周

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