重磅,晶圓處理製程最全介紹戳這裡!

2021-01-14 大同學吧

本區的作用在於利用照相顯微縮小的技術,定義出每一層次所需要的電 路圖,因為採用感光劑易曝光,得在黃色燈光照明區域內工作,所以叫做「黃光區」。

 

微影成像(雕像術;lithography)

決定組件式樣(pattern)尺寸(dimension)以及電路接線(routing)

在黃光室內完成,對溫.溼度維持恆定的要求較其它製程高

 

一個現代的集成電路(IC)含有百萬個以上的獨立組件,而其尺寸通常在數微米,在此種尺寸上,並無一合適的機械加工機器可以使用,取而代之的是微電子中使用紫外光的圖案轉換(Patterning),這個過程是使用光學的圖案以及光感應膜來將圖案轉上基板,此種過程稱為 光刻微影(photolithography),此一過程的示意圖說明於下圖

  

光刻微影技主要在光感應薄膜,稱之為光阻,而光阻必須符合以下五點要求: 

1.光阻與基板面黏著必須良好。 

2.在整個基板上,光阻厚度必須均勻。 

3.在各個基板上,光阻厚度必須是可預知的。 

4.光阻必須是感光的,所以才能做圖案轉換。 

5.光阻必須不受基板蝕刻溶液的侵蝕。  

在光刻微影過程,首先為光阻塗布,先將適量光阻滴上基板中心,而基板是置於光阻塗布機 的真空吸盤上,轉盤以每分鐘數千轉之轉速,旋轉 30-60 秒,使光阻均勻塗布在基板上,轉速與旋轉時間,依所需光阻厚度而定。

 

曝照於紫外光中,會使得光阻的溶解率改變。紫外光通過光罩照射於光阻上,而在光照及陰 影處產生相對應的圖形,而受光照射的地方,光阻的溶解率產生變化,稱之為光化學反應, 而陰影處的率沒有變化,這整個過稱之為曝光(exposure)。在曝光之後,利用顯影劑來清洗基板 ,將光阻高溶解率部份去除,這個步驟,稱之為顯影(Development),而光阻去除的部份依不 同型態的光阻而有不同,去除部份可以是被光照射部份或是陰影部份,如果曝光增加光阻的 溶解率,則此類光阻為正光阻,如果曝光降低光阻的溶解率,則稱此類光阻為負光阻。在顯影后,以蝕刻液來蝕刻含在有圖案(pattern)光阻的基板蝕刻液去除未受光阻保護的基板部份 ,而受光阻保護部份,則未受蝕刻。最後,光阻被去除,而基板上則保有被制的圖案。

 

黃光製程:

1.上光阻

2.軟烤(預烤): 90 ~ 100度C ~ 30 min <~~使光阻揮發變硬一點o

3.曝光顯像

4.硬烤: 200度C ~ 30 min <~~把剩下的揮發氣體完全揮發使其更抗腐蝕,但不可烤太久因為最後要把光阻去掉o

相關儀器材料:

1.光阻(photoresist) 2.光罩(mask) 3.對準機(mask aligner)

4.曝光光源(exposure source) 5.顯像溶液(develope solution) 6.烤箱(heating oven)

光阻:  1.正光阻:曝光區域去除  2.負光阻:曝光區域留下

 

曝光光源:

1.可見光 4000 ~ 7000 埃

2.紫外線 < 4000 埃 (深紫外線 0.25um 最多到0.18um , 找不到合適的光阻及

   散熱問題,但解析很好,可整片曝光。

3. X光 ~ 10 埃 (可整片曝光)

4.電子束視電子能量而定 (速度慢 (直接寫入))波粒雙重性質量愈大波愈小 解 

  析度和入波長有關電子 9.1*10的負27 kg 就會有波的性質

 

曝光方式: 

1.直接接觸式(contact): 解析度高.光罩壽命短

2.微間距式(proximity): 解析度低.光罩壽命長( 20 ~ 50 um )

3.投射式(projection): 解析度高.鏡片組複雜 , 步進式曝光.速度慢 

NA:Numerical Aperture (NA:n sin a)

DOF:Depth of Focus 景深 (NA愈大,W解析度愈小)

解析度 W=0.6 入/NA , 聚焦深度 DOF= +-入/2(NA)2次方

角度愈大,聚焦深度愈窄 , 聚焦深度愈深愈好

光阻主要組成:

1.矩陣物質(Matrix Material;Resin) : 決定光阻之機械特性即,光阻抵抗蝕刻的能

 力由此物質決定

2.感光物質 : 決定對光的靈敏度是否成像

3.溶劑 : 使光阻保持液態具揮發性

光阻之相關參數:

1.精確重現圖樣 2.抗腐蝕性良好

3.光學特性:包括解析度光敏度及折射率

4.製程安全相關特性

負光阻優點 : 

1.較佳的黏著特性 

2.曝光時間短生產快

3.較不受顯像液之稀釋程度及環境溫度影響

4.價格較便宜

 

蝕刻製程是將電路布局移轉到晶片上之關鍵步驟,包括蝕刻及蝕刻後清洗兩部份,本所現階段以多層導線所需之蝕刻及清洗技術為重點。蝕刻技術開發已完成符合0.15微米世代製程規格之0.2微米接觸窗蝕刻技術以及符合0.18微米世代製程規格(線寬/間距=0.22微米/0.23微米)之鋁導線蝕刻技術;同時完成光阻硬化技術,可提高光阻抗蝕刻性10%~20%;目前之技術重點在於雙嵌入結構蝕刻技術及低介電常數材料蝕刻技術,以搭配銅導線製程達成低電阻、低電容之目標。蝕刻後清洗技術開發已建立基本之氧化層及金屬層蝕刻後清洗能力,目前之技術重點在雙嵌入結構蝕刻後清洗技術,銅導線兼容之光阻去除技術、低介電常數材料兼容之光阻去除技術、銅汙染去除技術等。

經過黃光定義出我們所需要的電路圖,把不要的部份去除掉,此去除的 步驟就稱之為蝕刻,因為它好像雕刻,一刀一刀的削去不必要不必要的木屑,完成作品,期間又利用酸液來腐蝕的,所以叫做「蝕刻區」。

溼式蝕刻: 酸鹼溶液(化學方式) 選擇性高等向蝕刻

1. Through-put 高

2. 設備價格低

3. 溶液更新頻率<=>成本

4. 溶液本身的汙染

 

優點

1.(through-put)高

2.設備價格低

3.溶液更新頻率<->成本

4.溶液本身的汙染

 

乾式蝕刻: 電漿蝕刻(Plasma Etching),活性離子蝕刻(R I E)(物理方式) 

選擇性低非等向蝕刻撞擊損傷(damages)負面影響:晶格排列因撞擊而偏移

 

撞擊 -> 能量傳遞 -> 活化能降低 -> 反應加速

蝕刻考慮因素:

1. 選擇性(Selectivity)3. 蝕刻速率(Etching Rate)

2. 等向性(Isotropy)4. 晶片損傷(Damags)

本區的製造過程都在高溫中進行,又稱為「高溫區」,利用高溫給予物 質能量而產生運動,因為本區的機臺大都為一根根的爐管,所以也有人稱為「爐管區」,每一根爐管都有不同的作用。 

氧 化

影響熱氧化速率的因素:

1.反應氣體成分

2.溫度

3.晶向

4.晶片攙雜濃度

SiO2良好的絕緣特性導至矽半導體及MOS結構能夠盛行的主要原因.

第一個做出的是Ge半導體Ge(鍺)無良好的氧化物所以分展矽o

化合物半導體GaAS Inp常用在光電因會發光,n和p的濃度提高空乏區寬度變窄,因為技術愈來愈小由0.35到0.07要空乏區不碰到才行,所以要提高濃度o

倍率高:

TEM 穿透式 電子顯微鏡

SEM 掃瞄式 電子顯微鏡

 

熱(高溫)氧化:(Thermal oxidation)

1.幹氧: O2+si 一> sio2

2.溼氧: H2O + Si 一>sio2 + 2H2

 

成長速率:

CVD Sio2 >Wet Sio2 > DRY Sio2

品質

CVD Sio2 < Wet SIO2 < Dry Sio2

CVD Sio2:今屬間介電層

Wet Sio2:場氧化層

Dry Sio2:閘極氧化層

 

相關焦點

  • 如何在電漿蝕刻製程中控制晶圓的製程均勻度?
    當上下遊製程步驟所導致的均勻度結果是已知的且不易修正時,是可以改變蝕刻步驟影響均勻度的結果。例如,如果一個步驟是晶圓中心的蝕刻率快,蝕刻能透過邊緣快速來補償。這聽起來好像很簡單,但要達成這樣的製程控制程度實際上是很困難的,相當於要在另一個製程中提供此非均勻度的翻版。幸運的是,電漿蝕刻技術已經成熟,能夠達成這樣的控制程度。
  • 半導體IC製程中存在的各種汙染物類型介紹戳這裡!
    IC製程中需要一些有機物和無機物參與完成,另外,製作過程總是在人的參與下在淨化室中進行,這樣就不可避免的產生各種環境對矽片汙染的情況發生。根據汙染物發生的情況,大致可將汙染物分為顆粒、有機物、金屬汙染物及氧化物。2.1 顆粒顆粒主要是一些聚合物、光致抗蝕劑和蝕刻雜質等。
  • TSV製程技術整合分析
    發展TSV技術之主要驅動力在於導線長度之縮短,以提升訊號與電力之傳輸速度,在晶片微縮趨勢下,這些都是最具關鍵性之性能因素。TSV製程技術可將晶片或晶圓進行垂直堆棧,使導線連接長度縮短到等於晶片厚度,目前導線連接長度已減低到70μm。
  • 詳解晶圓加工「最暴力」的環節?
    視頻:半導體製造「最暴力」的環節---自動裂片工序 1 半導體市場發展背景 根據研究機構推測,中國市場的半導體銷售佔了全球的1/3,是份額最大的,相當於美國、歐盟及日本的總和。
  • 三星電子展示3D晶圓封裝技術 可用於5納米和7納米製程
    【TechWeb】8月14日消息,據臺灣媒體報導,三星電子成功研發3D晶圓封裝技術「X-Cube」,稱這種垂直堆疊的封裝方法,可用於7納米製程,能提高該公司晶圓代工能力。
  • 業界傳英特爾急剎晶圓代工業務,半導體霸業板塊位移在即
    因為,過去幾個月來,英特爾重心明顯轉向為內部自有產品生產製造,而持續減少對外承接晶圓代工訂單,其中有多個跡象都指向,英特爾將可能逐步淡出全球晶圓代工業務,而這對於全球產業而言無疑又是一枚超級重磅炸彈。近因是製程技術一直延遲的拖累。英特爾日前才宣布10納米要延到2019年,距離上一代14納米的推出,已經是4年前的事,這個產業最慢也是平均兩年推進一個製程代次,英特爾這次的技術遲到的太誇張。
  • 一文讀懂晶圓與矽
    晶圓是製造半導體晶片的基本材料,半導體集成電路最主要的原料是矽,因此對應的就是矽晶圓。金屬矽便屬於晶圓的上遊產品。高純度的多晶矽經過單晶矽再研磨、拋光、切片後,形成矽晶圓片。目前國內晶圓生產線以8英寸和12英寸為主。在矽晶片上可加工製作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能之IC產品。目前對12寸晶圓需求最強的是存儲晶片(NAND和DRAM),8寸晶圓更多的是用於汽車電子等領域。
  • 誰是製程之王?-億歐
    同時,摩爾定律的擁護者英特爾則堅持遵從嚴苛的技術規格,循序漸進地進行著堪比其他廠7nm的10nm製程研發。新的製程之戰已經隔空上演,三大巨頭誰又最有望奪得晶片製程的王座?三大巨頭10nm與7nm階段性戰果經過去年蘋果、華為、高通圍繞7nm手機晶片的一系列宣傳,7nm製程從去年到今年一直是科技行業內的一大熱點。
  • 英特爾製程難以突破,還是低下了頭,臺積電獲18萬片晶圓訂單!
    全球範圍內,最為先進的晶片製造代工廠非臺積電莫屬,這主要還是由於臺積電的製程要超越同行數年的,哪怕是老牌晶片巨頭英特爾在製造這一塊和臺積電相比還是差上許多的,所以在之前就有消息,英特爾和臺積電合作,要使用臺積電6nm的工藝來代工自家的GPU,於是臺積電獲18萬片晶圓訂單。
  • 機會情報:8寸晶圓代工需求強勁國產晶圓代工迎機遇
    繼聯電錶示8英寸產能短缺以後,另一個晶圓代工廠世界先進董事長方略表示,在市場預期新冠肺炎疫情會在明年獲得有效控制情況下,明年全球GDP會有強勁成長,客戶對8寸晶圓代工需求強勁,因此決定擴增新加坡廠每月1萬片產能,全年資本支出將調升至35億元。
  • 半導體全面分析(四):晶圓四大工藝,落後兩代四年!
    從上圖中 IC 晶片的 3D 剖面圖來看,底部深藍色的部分就是上一篇介紹的晶圓,從這張圖可以更明確的知道,晶圓基板在晶片中扮演的角色是何等重要。首先,在這裡可以將紅色的部分比擬成高樓中的一樓大廳。一樓大廳,是一棟房子的門戶,出入都由這裡,在掌握交通下通常會有較多的機能性。因此,和其他樓層相比,在興建時會比較複雜,需要較多的步驟。在 IC 電路中,這個大廳就是邏輯閘層,它是整顆 IC 中最重要的部分,藉由將多種邏輯閘組合在一起,完成功能齊全的 IC 晶片。
  • 關於半導體製程/工藝/生產的性能分析和介紹
    打開APP 關於半導體製程/工藝/生產的性能分析和介紹 發表於 2019-09-03 15:35:59 這裡我們就需要認識一下尺寸的計算方式,以及「半代升級」和「整代升級」的概念了。 首先,單位面積內電晶體數量翻倍並不意味著製程就要縮小一半,縮小一半的話單位面積電晶體數量不就翻4倍嗎?所以如果要保證兩倍的成長,那麼整代升級應該乘以0.7。所以從14nm 到10nm,以及後面從10nm 到7nm,都是遵循了摩爾定律的整代升級。
  • SSEC晶圓蝕刻製程平臺專用多路徑回收排放管路
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/170039.htm  形成微細特徵需要蝕刻製程(例如凸塊底層金屬 [UBM]),而其中蝕刻製程涉及多個金屬層,並指定使用不相容的化學品,而這些化學品不得接觸排放管路內相同的浸溼區域。
  • 半導體製程邁向三足鼎立
    隨著半導體製程向著更先進、更精細化方向發展,不同節點範圍和玩家的邊界越來越明顯。其中,最先進位程玩家只剩下臺積電、三星和英特爾這3家,而在10年前,至少有7家在專注於當時最先進位程的投資和研發。
  • 關於8英寸晶圓產能緊張的幾點不同認識
    三、8英寸晶圓支持90納米或更低端製程的晶片產品個人觀點:這樣的早期標準,應當根據技術進步的現狀進行修訂和調整確實,最早的8英寸晶圓製程支持度就是在90nm。一般而言,這也是現在業內對8英寸晶圓與12英寸晶圓的工藝分界線的通用判斷標準。
  • 和你講講晶片的製程 數字真的越小越好嗎?
    [PConline 資訊]無論你購買電腦還是手機,在介紹硬體陳列各種性能的時候,有一個參數會被經常提及,那就是製程。這個以納米為單位的數字已經逐漸從兩位數邁向一位數發展,但我們除了知道更小的數字意味著更先進的工藝,可能伴隨而來的是更好的能耗之外,其實我們並不清楚製程究竟是什麼,這個數字真的是越小越好,或者說這個數字是永無止境的繼續發展下去嗎?看完下面的介紹,相信你會找到答案的。
  • 半導體產業的根基:晶圓是什麼?
    在半導體的新聞中,總是會提到以尺寸標示的晶圓廠,如 8 寸或是 12 寸晶圓廠,然而,所謂的晶圓到底是什麼東西?其中 8 寸指的是什麼部分?要產出大尺寸的晶圓製造又有什麼難度呢?以下將逐步介紹半導體最重要的基礎——「晶圓」到底是什麼。  何謂晶圓?
  • 矽基氮化鎵晶圓搭配半導體技術,ALLOS掀起Micro LED產業革命
    為突破Micro LED顯示技術發展,勢必得解決巨量轉移製程這個大難關。目前已經有許多技術單位開發出不同取向的轉移方式,包括轉印、流體組裝、噴墨列印等等,但這些方法在後續的Micro LED晶片處理過程中,始終受限於低良率,難以達到量產需求。
  • 如何裝著很懂半導體晶圓製造?【值得收藏】
    答:將形成在晶圓表面上的薄膜全部,或特定處所去除至必要厚度的製程。    蝕刻種類:    答:(1) 幹蝕刻(2) 溼蝕刻    蝕刻對象依薄膜種類可分為:   答:poly,oxide, metal     何謂 dielectric 蝕刻(介電質蝕刻)?
  • 解析投資:被稱為「晶片載體器」的晶圓到底是什麼?它的市場如何
    晶片從誕生發展至今經歷了幾代的升級和改造,但唯有一種主要材質是沒有發生任何變化的,那就是晶圓。眾所周知,一顆晶片在成品之前須讓晶圓經歷過上百個生產工序才能誕生,它如同藝術家手裡的畫板一樣,承載著各種電子信息技術設計的意圖。作為晶片的最核心材質,晶圓一直以來都是現代電子領域的基礎。