晶圆制造工艺流程

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：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）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?

晶

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

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(1:100~1:500)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.

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