半導體人必須知道的259個專業名詞解釋!

2021-01-15 芯藥研究所


丙酮是有機溶劑的一種,分子式為CH3COCH3

性質:無色,具剌激性薄荷臭味的液體

用途:在FAB內的用途,主要在於黃光室內正光阻的清洗、擦拭

毒性:對神經中樞具中度麻醉性,對皮膚黏膜具輕微毒性,長期接觸會引起皮膚炎,吸入過量的丙酮蒸氣會刺激鼻、眼結膜、咽喉黏膜、甚至引起頭痛、噁心、嘔吐、目眩、意識不明等。

允許濃度:1000ppm

ActiveArea主動區域

MOS核心區域,即源,汲,閘極區域

AEI即AfterEtchingInspection,在蝕刻製程光阻去除前和光阻去除後,分別對產品實施主檢或抽樣檢查。

AEI的目的有四:

提高產品良率,避免不良品外流。

達到品質的一致性和製程的重複性。

顯示製程能力的指標。

防止異常擴大,節省成本

通常AEI檢查出來的不良品,非必要時很少做修改。因為除去氧化層或重長氧化層可能造成組件特性改變可靠性變差、缺點密度增加。生產成本增高,以及良率降低的缺點。

金屬濺鍍時所使用的原料名稱,通常是稱為Target,其成份為0.5%銅,1%矽及98.5%鋁,一般製程通常是使用99%鋁1%矽.後來為了金屬電荷遷移現象(Electromigration)故滲加0.5%銅降低金屬電荷遷移。

如Na+,K+,破壞氧化層完整性,增加漏電密度,減小少子壽命,引起移動電荷,影響器件穩定性。其主要來源是:爐管的石英材料,製程氣體及光阻等不純物。

半導體製程在蝕刻出金屬連線後,必須加強Al與SiO2間interface的緊密度,故進行Alloy步驟,以450℃作用30min,增加Al與Si的緊密程度,防止Al層的剝落及減少歐姆接觸的電阻值,使RC的值儘量減少。

一種金屬元素,質地堅韌而輕,有延展性,容易導電。普遍用於半導體器件間的金屬連線,但因其易引起spike及Electromigration,故實際中會在其中加入適量的Cu或Si。

又稱退火:也叫熱處理,集成電路工藝中所有的在氮氣等不活潑氣氛中進行的熱處理過程都可以稱為退火。

激活雜質:使不在晶格位置上的離子運動到晶格位置,以便具有電活性,產生自由載流子,起到雜質的作用。

消除損傷:離子植入後回火是為了修復因高能加速的離子直接打入晶片而產生的損毀區(進入底材中的離子行進中將矽原子撞離原來的晶格位置,致使晶體的特性改變)。而這種損毀區,經過回火的熱處理後即可復原。這種熱處理的回火功能可利用其溫度、時間差異來控制全部或局部的活化植入離子的功能。

氧化製程中的回火主要是為了降低界面態電荷,降低SiO2的晶格結構。

退火方式:

是一個長度單位,1?=10-10米,其大小為1公尺的佰億分之一,約人的頭髮寬度的伍拾萬分之一。此單位常用於IC製程上,表示膜層(如SiO2,POLY,SIN‥)厚度時用。

氬氣

弧光反應室,事實上就是一個直流式的電漿產生器。因為所操作的電流-對-電壓的區域是在弧光電漿內。

11、APM(Ammonia,hydrogen-PeroxideMixing)

又稱SC-1(StandardCleaningsolution-1)主要化學試劑是NH4OH/H2O2/D.I.water,常用比率為1:1:6。能有效去處除無機顆粒,有機沉澱及若干金屬玷汙,去除顆粒能力隨NH4OH增加而增加。

在高真空系統中,要想很快建立我們所需的高真空,單純靠高真空泵是不行的(因高真空泵啟動時系統必須已經在低真空條件下),所以我們在系統中加入一個輔抽泵(如油泵),先對系統建立初真空,再由高真空泵對系統建立高真空。

13、Bake,Softbake,Hardbake烘培、軟烤、預烤

烘烤(Bake):在集成電路晶片的製造過程中,將晶片置於稍高溫(60℃~250℃)的烘箱或熱板上均可謂之烘烤。隨其目的不同,可區分為軟烤(Softbake)與預烤(Hardbake)。

軟烤(Softbake):其使用時機是在上完光阻後,主要目的是為了將光阻中的溶劑蒸發去除,並且可增加光阻與晶片的附著力。

預烤(Hardbake):又稱為蝕刻前烘烤(pre-etchbake),主要目的為去除水氣,增加光阻附著性,尤其在溼蝕刻(wetetching)更為重要,預烤不完全常會造成過蝕刻。

為了防止鋁合金與矽的的接觸界面發生尖峰(spiking)現象,並降低彼此的接觸電阻,在鋁合金與矽之間加入一層稱為阻障層的導體材料,常見的有Ti/TiN及TiW。

在用Si3N4作為掩膜製作fieldoxide時,在Si3N4覆蓋區的邊緣,由於氧或水氣會透過PadOxideLayer擴散至Si-Substrate表面而形成SiO2,因此Si3N4邊緣向內會產生一個鳥嘴狀的氧化層,即所謂的Bird'sBeak。其大小與坡度可由改變Si3N4與PadOxide的厚度比及FieldOxidation的溫度與厚度來控制。

Boat原意是單木舟。在半導體IC製造過程中,常需要用一種工具作晶片傳送及加工,這種承載晶片的工具,我們稱之為Boat。一般Boat有兩種材質,一是石英(Quartz),另一碳化矽(SiC)。SiCBoat用在溫度較高(Drivein)及LPSiN的場合。

17、BOE(Buffer Oxide Etching)

B.O.E.是HF與NH4F依不同比例混合而成。6:1BOE蝕刻即表示HF:NH4F=l:6的成份混合而成。HF為主要的蝕刻液,NH4F則做為緩衝劑使用。利用NH4F固定[H']的濃度,使之保持一定的蝕刻率。

HF會侵蝕玻璃及任何矽石的物質,對皮膚有強烈的腐蝕性,不小心被濺到,應用大量衝洗。

假設流體在晶片表面流速為零,則流體在層流區及晶片表面將有一個流速梯度存在,稱為邊界層(BoundaryLayer)

19、BPSG(boron-phosphor-silicate-glass)

BPSG:為硼磷矽玻璃,含有B,P元素的SiO2,加入B,P可以降低Flow溫度,並且P吸附一些雜質離子,流動性比較好,作為ILD的平坦化介質。

左圖是一個典型PN二極體的電流對電壓曲線,因為只有在加正向電壓時才導通,但假若施加的反向電壓太高且超過一特定臨界值時,反向電流將急劇上升,這個現象稱為電崩潰。而使崩潰現象發生的臨界電壓稱為崩潰電壓,如圖中的VBD。

通常此層沉積於兩個熱膨脹係數相差較大的兩層之間,緩衝兩者因直接接觸而產生的應力作用。我們製程最常見的緩衝層即SiO2,它用來緩衝SiN4與Si直接接觸產生的應力,從而提升Si3N4對Si表面附著能力。

Clean的一種製程,它包括DHF(稀釋HF)---APM(NH4OH-H2O2-H2Omixed)---HPM(HCl-H2O2-H2Omixed)

「預燒」(Burnin)為可靠性測試的一種,旨在檢驗出那些在使用初期即損壞的產品,而在出貨前予以剔除。

預燒試驗的作法,乃是將組件(產品)置於高溫的環境下,加上指定的正向或反向的直流電壓,如此殘留在晶粒上氧化層與金屬層的外來雜質離子或腐蝕性離子將容易游離而使故障模式(FailureMode)提早顯現出來,達到篩選、剔除「早期夭折」產品的目的。

預燒試驗分為「靜態預燒」(StaticBurnin)與「動態預燒」(DynamicBurnin)兩種,前者在試驗時,只在組件上加上額定的工作電壓及消耗額定的功率。而後者除此外並有仿真實際工作情況的訊號輸入,故較接近實際況,也較嚴格。

基本上,每一批產品在出貨前,皆須作百分之百的預燒試驗,但由於成本及交貨期等因素,有些產品就只作抽樣(部分)的預燒試驗,通過後才貨。另外,對於一些我們認為它品質夠穩定且夠水準的產品,亦可以抽樣的方式進行。當然,具有高信賴度的產品,皆須通過百分之百的預燒試驗

用以攜帶一定製程反應物(液體或氣體)進反應室的氣體,例如用N2攜帶液態TEOS進爐管,N2即可稱為載氣。

專指一密閉的空間,而有特殊的用途、諸如抽真空,氣體反應或金屬濺鍍等。因此常需對此空間的種種外在或內在環境加以控制;例如外在粒子數(particle)、溼度等及內在溫度、壓力、氣逞流量、粒子數等達到最佳的反應條件。

當在MOS的閘極加上電壓(PMOS為負,NMOS為正)。則閘極下的電子或電洞會被其電場所吸引或排斥而使閘極下的區域形成一反轉層(Inversionlayer)。也就是其下的半導體p-type變成N-typeSi,N-type變成p-typeSi,而與源極和汲極成同type,故能導通汲極和源極。我們就稱此反轉層為"通道"。信道的長度"ChannelLength"對MOS組件的。

參數有著極重要的影響,故我們對POLYCD的控制需要非常謹慎。

在集成電路中,各電晶體彼此間則以場氧化層(FOX)加以隔離的,因為場氧化層上方常有金屬導線通過,為了防止金屬層,場氧化層,底材矽產生類似NMOS的電容效應,場氧化層下方的區域常摻有摻質濃度很高的P型層,以防止類似NMOS的反轉層在場氧化層下發生,而破壞電晶體間的隔離。這層P型層通常稱為"ChannelStop",這層摻質是以離子植入(Implantation)的方式完成的,所以稱為通道阻絕植入。

隨著用以隔離之用的場氧化層(FOX),CMOS電晶體,金屬層及介電層等構成IC的各個結構在晶片上建立之後,晶片的表面也將隨之變得上下凸凹不平坦,致使後續製程變得更加困難。而傳統半導體製程用以執行晶片表面平坦化的技術,以介電層SiO2的平坦為例,計有高溫熱流法、各種回蝕技術及旋塗式玻璃法。當VLSI的製程推進到0.35以下後,以上這些技術已不能滿足製程需求,故而也就產生了CMP製程。所謂CPM就是利用在表面布滿研磨顆粒的研磨墊(polishingpad),對凸凹不平的晶體表面,藉由化學助劑(reagent)的輔助,以化學反應和機械式研磨等雙重的加工動作,來進行其表面平坦化的處理。

無特定分布位置,主要是因為MOS操作時產生的電子或電洞被氧化層內的雜質或不飽和鍵所捕陷造成。可以通過適當的回火來降低其濃度。

參與反應的氣體從反應器的主氣流裡藉著反應氣體在主氣流及晶片表面的濃度差,以擴散的方式經過邊界層傳遞到晶片的表面。反應物在表面相會後藉著晶片表面提供的能量,沉積反應發生。反應完成後,反應的副產物及未參與反應的反應氣體從晶片表面吸解並進入邊界層,最後進入主氣流並被抽氣裝置抽離。

化學氣相沉積的五個主要的步驟。

反應物以擴散通過界面邊界層     

反應物吸附在晶片表面

化學沉積反應發生 

Byproduct及部分生成物以擴散通過界面邊界層

Byproduct及部分生成物與未反應物進入主氣流裡,並離開系統

一片晶片(OR晶圓,即Wafer)上有許多相同的方形小單位,這些小單位即稱為晶粒。同一晶片上的每個晶粒都是相同的構造,具有相同的功能,每個晶粒經包裝後,可製成一顆顆我們日常生活中常見的IC,故每一晶片所能製造出的IC數量是很可觀的。同樣地,如果因製造的疏忽而產生的缺點,往住就會波及成百成千個產品。

又稱無塵室。半導體加工的環境是高淨化空間,恆溫恆溼,對微粒要求非常高。常用class表示等級(class1即一立方米直徑大於0.5微米的微粒只有一顆)。

金屬氧化膜半導體(MOS,Metal-OxideSemicoductor)其製造程序及先在單晶矽上形成絕緣氧化膜,再沉積一層復晶矽(或金屬)做為閘極,利用加到閘極的電場來控制MOS組件的開關(導電或不導電)。按照導電載子的種類,MOS又可分成兩種類型:NMOS(由電子導電)和PMOS(由電洞導電)。

而互補式金氧半導體(CMOS,ComplementaryMOS)則是由NMOS及PMOS組合而成,具有省電,抗噪聲能力強、α一Particle免役力好等許多優點,是超大規模集成電路(VLSI)的主流。

通常指壓力在60到110psi之間的空氣,作為控氣動閥的領氣閥的氣體源。

將空氣壓縮形成高壓氣體的設備。

通常雜質在半導體高溫擴散有兩種方式:

Constant-Surface-ConcentrationDiffusion(恆定源擴散):

ThevaporsourcemaintainsaconstantlevelofsurfaceconcentrationduringtheentireDiffusionperiod(likePOCl3dope)這個擴散模式,是假設離子在界面上所具備的濃度,並不隨擴散的進行而改變。且一直為一個定值所建立。換句話說,不管離子的擴散持續多久,離子在界面上的濃度將維持在一個定值下。

Constant-Total-DopantDiffusion(限定源擴散):

Afixedamountofdopantisdepositedintothesemiconductorsurfaceinthinlayer,andthedopantsubsequentlydiffuseintothesemiconductor(likeionimplantation,drivein)

IC的製造,基本上是由一層一層的圖案堆積上去,而為了了解堆積圖案的結構,以改善製程,或解決製程問題,以電子顯微鏡(SEM)來觀察,而切割橫截面,觀察橫截面的方式,是其中較為普遍的一種。

將一個表面溫度降到極低,甚至結近絕對零度時,與這個表面相接觸的氣體分子,將會產生相變化,而凝結在低溫表面上,稱為低溫凝結。還有一些氣體雖然不能凝結,但與低溫表面接觸後,將因為表面與分子間的凡得瓦力(VanderWaalsForce)而吸附在低溫表面上,且活動性大減,稱為低溫吸附,低溫泵(CryogenicPump)就是利用低溫凝結和低溫吸附的原理,將氣體分子從容器裡排出,以達到降低容器壓力的目的。

Cryopump原理:是利用吸附原理而工作:Cryopump為高真空pump,應該和低真空pump配合使用,工作前真空度應該達到10-2mbar,否則無法工作。當吸附氣體飽和後,要做regen,即將高溫N2通入使凝結的氣體釋放而排出pump。入口處擋片吸附水泡,裡面的特殊氣體吸附(成液態狀)

當以SOG來做介電層和平坦化的技術時,由於SOG是一種由溶劑與含有介電材質的材料,經混合而形成的一種液態介電材料,以旋塗(Spin-onCoating)的方式塗布在晶片的表面,必須經過熱處理來趨離SOG本身所含的溶劑,稱之為Curing.

指原料由投入生產線到產品於生產線產出所須的生產/製造時間。在TI-Acer,生產周期時兩種解釋:一為"晶片產出周期時間"(wafer-outtime);一為"製程周期時間"(Processcycletime)

"晶片產出周期時間"乃指單一批號的晶片由投入到產出所須的生產/製造時間。

"製程周期時間"則指所有晶片於單一工站平均生產/製造時間的總和,亦即每一工站均有一平均生產/製造時間,而各工站(從頭至尾)平均生產/製造的加總即為該製程的製程周期時間。目前TI-AcerLineReport的生產周期時間乃探用"製程周期時間"。

一般而言,生產周期時間可以下列公式概略推算之:

利用量測MOS電晶體在不同條件下的電容-電壓關係曲線,來評估MOS氧化層品質的一種技術。一般要求CVShift<0.1V

C-Vshift:加電壓量電容:

不斷加電壓在30℃時量取一條C-V曲線,然升溫至250℃再降到30℃時再量取一條C-V曲線,發現兩條C-V曲線並不會完全重合,只有當C-Vshift小於0.1V方符合標準。

為了使離子在往金屬靶表面移動時獲得足夠的能量,除了提高極板間的電壓外,還必須使離子在陰極暗區內所遭受的碰撞次數降低,就必須降低濺渡的壓力,越低越好,以增長離子的平均自由徑。這樣一來,單位體積內的氣體分子數降低,使得電漿裡的離子濃度也降低,導致濺渡薄膜的沉積速率變慢。

電漿是人類近代物化史上重大的發現之一,指的是一個遭受部分離子化的氣體,氣體裡面的組成有各種帶電荷的電子,離子,及不帶電的分子和原子團等。電漿產生器的兩金屬極板上加上直流電壓而產生的電漿我們稱為直流電漿。

脫離電漿的帶正電荷離子,在暗區的電場的加速下,將獲得極高的能量,當離子與陰電極產生轟擊之後,基於能量傳遞的原理,離子轟擊除了會產生二次電子以外,還會把電極表

面的原子給"打擊"出來,稱為sputtering.電極板加直流電壓稱為DCSputtering.

先決條件:

SiH2Cl2

"缺點密度"係指晶片單位面積上(如每平方公分,每平方英寸等)有多少"缺點數"之意,此缺點數一般可分兩大類:A.可視性缺點B不可視性缺點。前者可藉由一般光學顯微鏡檢查出來(如橋接、斷線)後者則須藉助較精密電子儀器檢驗(如晶格缺陷)由於晶片製造過程甚為複雜漫長,晶片上缺點數愈少,產品良率品質必然愈佳,故"缺點密度"常被用來當做一個工廠製造的產品品質好壞的指標。

CVD沈積後由於所沈積的薄膜(ThinFilm)的密度很低,故以高溫步驟使薄膜中的分子重新結合以提高其密度,此種高溫步驟即稱為密化。密化通常以爐管在800℃以上的溫度完成,但也可在RTP(RapidThermalProcess)(快速升降溫機臺)完成。

操作性質與增強型MOS相反,它的通道不須要任何閘極的加壓(Vg)便已存在,而必須在適當的Vg下才消失。

Deposition Rate,表示薄膜成長快慢的參數。一般單位A/min

顧名思義即阱的深度。通過離子植入法植入雜質如磷離子或硼離子,然後通過Drivein將離子往下推所達到的深度。

由於半導體製程技術,系一門專業、精緻又複雜的技術,容易受到不同製造設備製程方法(RECIPE)的影響,故在考慮各項產品如何從事製造技術完善、成功地製造出來時,須有一套規範來做有關技術上的規定,此即"DesignRule",其系依照各種不同產品的需求、規格,製造設備及製程方法、製程能力,各項相關電性參數規格等考慮,訂正了如:

DiluteHF,一般用來去除nativeoxide,稀釋的HF(DiluteHF)HF:H2O=1:50

一片晶片(OR晶圓,即Wafer)上有許多相同的方形小單位,這些小單位即稱為晶粒。

同一晶片上的每個晶粒都是相同的構造,具有相同的功能,每個晶粒經包裝後,可製成一顆顆我們日常生活中常見的IC,故每一晶片所能製造出的IC數量是很可觀的。同樣地,如果因製造的疏忽而產生的缺點,往住就會波及成百成千個產品。

介於導電材料之間的絕緣材料。常用的介電材料有SiO2,Si3N4等,需要的介電材料要求:

1.良好的stepcoverage,2.低介電常數,3.高崩潰電壓,4.低應力,5.平坦性好。

介電材料的性質:

56、DielectricConstant介電常數

介電常數是表徵電容性能的一重要參數,越小越好,它與導電性能成反比。

在一杯很純的水上點一滴紅墨水,不久後可發現水表面顏色漸漸淡去,而水面下漸漸染紅,但顏色是愈來愈淡,這即是擴散的一例。在半導體工業上常在很純的矽晶片上以預置或離子植入的方式做擴散源(即紅墨水)。因固態擴散比液體慢很多(約數億年),故以進爐管加高溫的方式,使擴散在數小時內完成

擴散係數(DiffusionCoefficient)是描述雜質在晶體中擴散快慢的一個參數。這與擴散條件下的溫度,壓強,濃度成正比。

D=D0exp(-Ea/KT)

D0是外插至無限大溫度所得的擴散係數(cm2/s)

Ea是活化能(ev)

在低濃度時,擴散係數對溫度倒數為線性關係,而與濃度無關

在半導體工業上常在很純的矽晶片上以預置或離子植入的方式做擴散源(即紅墨水)。因固態擴散比液體慢很多(約數億年),故以進爐管加高溫的方式,使擴散在數小時內完成。這樣的爐管就叫做擴散爐(DiffusionFurnace)。

通過加熱油,油氣蒸發高速噴射出去,帶出氣體分子,達到抽氣的目的。它可以達到10-5Torr.

凹痕表面上輕微的下陷或凹陷。

IC製造過程中,常需要用酸鹼溶液來蝕刻,清洗晶片。這些步驟之後,又須利用水把晶片表面殘留的酸鹼清除。而且水的用量是相當大。

然而IC工業用水,並不是一般的自來水,而是自來水或地下水經過一系列的純化而成。原來自來水或地下水中,含有大量的細菌,金屬離子及Particle,經廠務的設備將之殺菌過濾和純化後,即可把金屬離子等雜質去除,所得的水即稱為"去離子水"。專供IC製造的用。

我們將使原本本徵的半導體產生多餘電子的雜質,稱為施體。如摻入p的情況。

在原本本徵的半導體裡主動的植入或通過擴散的方法將其它的原子或離子摻入進去,達到改變其電性能的方法。如離子植入。

我們離子植入後,一般植入的離子分布達不到我們的要求,我們通過進爐管加高溫的方式將離子進行擴散,以達到我們對離子分布的要求,同時對離子植入造成的缺陷進行修復。

我們將通過擴散的方法進行摻雜的物資叫摻雜源,例如將Poly裡摻入P的POCl3我們將其叫摻雜源(DopantSource)。

為使組件運作,晶片必須摻以雜質()Doping),一般常用的有:

表示離子數的一個參數。

隨機存取記憶器可分動態及靜態兩種,主要的差異在於動態隨機存取內存(DRAM),在一段時間(一般是0.5ms~5ms)後,數據會消失,故必須在數據未消失前讀取原數據再重寫(refresh),此為其最大缺點,此外速度較慢也是其缺點。而DRAM的最大好處為,其每一記憶單元(bit)只需一個Transistor(電晶體)+一個Capacitor(電容器),故最省面積,而有最高的密度。而SRAM則有不需重寫、速度快的優點,但是密度低,其每一記憶單元(bit)有兩類:

由於上述它優缺點,DRAM一般皆用在PC(個人計算機)或其它不需高速且記憶容量大的記憶器,而SRAM則用於高速的中大型計算機或其它只需小記憶容量,如:監視器(Monitor)、印表機(Printer)等周控制或工業控制上。

通過摻雜,使其電性與底材P-Si相反的,我們將其稱為汲極(Drain)與源極。

離子植入(ionimplantation)雖然能較精確地選擇雜質數量,但受限於離子能量,無法將雜質打入晶片較深(um級)的區域,因此需借著原子有從高濃度往低濃度擴散的性質,在相當高的溫度去進行,一方面將雜質擴散到較深的區域,且使雜質原子佔據矽原子位置,產生所要的電性,另外也可將植入時產生的缺陷消除。此方法稱的驅入。此法不再加入半導體雜質總量,只將表面的雜質往半導體內更深入的推進。

在驅入時,常通入一些氧氣﹒因為矽氧化時,會產生一些缺陷,如空洞(Vacancy),這些缺陷會有助於雜質原子的擴散速度。另外,由於驅入是藉原子的擴散,因此其方向性是各方均等,甚至有可能從晶片逸出(out-diffusion),這是需要注意的

在通入的氣體中只有氧氣與載氣,只有氧氣與底材發生氧化反應。我們將這種氧化叫乾式氧化。

如我們的Gate-OX,這種方法生成的SiO2質量比較好,但生成速度比較慢。



Drypump是最基本的真空pump,它是利用螺杆原理來工作的,它主要的特點是可以從大氣壓下直接開始抽氣,所以可以單獨使用。

一般真空度要求不高(E-3torr以下)如CVD及furnace僅使用drypump即可。

特點:Fewermovingparts、HigherReliability、Lesscomplexity、Highspeed

Drypump用在chamber由大氣壓下直接抽真空,可以維持進出口壓差105倍;

Drypump有電源(電源使馬達帶動螺杆式轉子轉動);

有N2purge(稀釋防止particle沉積在間隙內);

Collingwater(防止溫度過高使pump無法運轉);

對製程起一定輔助作用的矽片,區別於產品、控片,一般對其質量要求不是很高。

電子是構成原子的帶電粒子,帶有一單位的負電荷,環繞在原子核四周,形成原子。

電洞是晶體中,在原子核間的共享電子,因受熱幹擾或雜質原子取代,電子離開原有的位置所遺留下來的"空缺"因缺少一個電子,無法維持電中性,可視為帶有一單位的正電荷。

當NMOS的溝道縮短,溝道接近汲極地區的載子將倍增,這些因載子倍增所產生的電子,通常吸往汲極,而增加汲極電流的大小,部分電子則足以射入閘氧化層裡,而產生的電洞,將流往低材,而產生底材電流;另一部分的電洞則被源極收集,使npn現象加強,熱電子的數量增加,足使更多的載子倍增,當超過閘極氧化層的承受能力時,就擊穿閘氧化層,我們將這種現象叫電崩潰(ElectricalBreakdown)。

所謂電子遷移(Electromigration),乃指在電流作用下的金屬。此系電子的動量傳給帶正電的金屬離子所造成的。當組件尺寸愈縮小時,相對地電流密度則愈來愈大;當此大電流經過集成電路中的薄金屬層時,某些地方的金屬離子會堆積起來,而某些地方則有金屬空缺情形,如此一來,堆積金屬會使鄰近的導體短路,而金屬空缺則會引起斷路。材料搬動主要原動力為晶界擴散。以濺鍍法所沉積的Al,經過適當的Anneal之後,通常是以多晶(Poly-Crystalline)形式存在,當導電時,因為電場的影響,Al原子將沿著晶粒界面(Grain-Boundary)移動。

有些方法可增加鋁膜導體對電遷移的抗力,例如:加入抗電移能力較強的金屬,如Cu。

將已知波長的入射光分成線性偏極或圓偏極,照射2003-7-17在待射晶片,利用所得的不同橢圓偏極光的強度訊號,以Fourier分析及Fresnel方程式,求得待測晶片膜厚與折射率的儀器,稱為橢圓測厚儀(Ellipsometer)。簡單的結構如下圖所示:

EM(ElectronMigrationTest)電子遷移可靠度測試,當電流經過金屬導線,使金屬原子獲得能量,沿區塊邊界(GrainBoundaries)擴散(Diffusion),使金屬線產生空洞(Void),甚至斷裂,形成失效。

其對可靠度評估可用電流密度線性模型求出:

AF=[J(stress)/J(op)]n×exp[Ea/Kb(1/T(top)-1/T(stress))]

TF=AF×T(stress)

能量是物理學的專有名詞。

如下圖,B比A的電壓正l00伏,若在A板上有一電子受B板正電吸引而加速跑到B板,這時電子在B板就比在A板多了100電子伏特的能量。

|Vg|>|Vt|時,處於"開(ON)"的狀態,且當|Vg|<|Vt|時,電晶體則在"關(OFF)"的狀態。它的通道必須在閘極處於適當的電壓下時才會形成。

磊晶系在晶體表面成長一層晶體。

外延附生:一種礦物的結晶附於另一礦物結晶表面的生長,這樣兩種礦物的結晶基層就會有同樣的構造來源。

EPROM(Erasable-ProgrammableROM)電子可程序只讀存儲器,MASKROM內所存的數據是在FAB內製造過程中便已設定好,製造完後便無法改變。就像任天堂遊戲卡內的MASKROM,存的是金牌瑪麗,就無法變成雙截龍。而EPROM是在ROM內加一特殊結構叫AFAMDS,它可使ROM內的數據保存。但常紫外光照到它時,它會使ROM內的數據消失,每一個記憶單位都歸零。然後工程人員再依程序的規範,用30伏左右的電壓將0101…數據灌入每一記憶單位。如此就可灌電壓,照紫光,重複使用,存入不同的數據。

也就是說如果任天堂遊戲卡內使用的是EPROM,那麼您打膩了金牌瑪麗,就把卡匣照紫光,然後灌雙截龍的程序進去。卡匣就變成雙截龍卡,不用去交換店交換了。

自然界的物質均由原子組成,而原子又由質子、中子及電子組成,在平常狀態下,物質呈中性,而在日常活動中,會使物質失去電子,或得到電子﹒此即產生一靜電,得到電子的物質為帶負靜電,失去電子即帶正靜電。靜電大小會隨著日常的工作環境而有所不同,如下表所示。

表l日常工作所產生的靜電強度表

2.當物質產生靜電後,隨時會放電,若放到電子組件上,例如IC,則會將組件破壞而使不能正常工作,此即為靜電破壞(ElectrostaticDamage)或靜電放電(ElectrostaticDischarge)。

3.防止靜電破壞方法有:

在集成電路的製程中,常常需要將整個電路圖案定義出來,其製造程序通常是先長出或蓋上一層所需要的薄膜,再利用微影技術在這層薄膜上,以光阻定義出所欲製造的電路圖案,再利用化學或物理方式將不需要的部份去除,此種去除步驟,便稱為蝕刻(ETCH)。

一般蝕刻可分為溼式蝕刻(WETETCH),及乾式蝕刻(DRYETCH)兩種。所謂溼蝕刻乃是利用化學品(通常是酸液)與所欲蝕刻的薄膜,起化學反應,產生氣體或可溶性,生成物,達到圖案定義的目的。而所謂幹蝕刻,則是利用幹蝕刻機臺產生電漿將所欲蝕刻的薄膜,反應產生氣體,由PUMP抽走達到圖案定表的目的。

將我們的蒸鍍源放在坩堝裡加熱,當溫度升高到接近蒸鍍源的熔點附近。這時,原本處於固態的蒸鍍源的蒸發能力將特別強,利用這些被蒸發出來的蒸鍍源原子,我們在其上方不遠處的晶片表面上,進行薄膜沉積。我們將這種方法叫蒸鍍(Evaporation)。

其意表略同於照相機底片的感光

在基集成電路的製造過程中,定義出精細的光阻圖形為其中重要的步驟,以運用最廣的5XStepper為例,其方式為以對紫外線敏感的光阻膜作為類似照相機底片,光罩上則有我們所設計的各種圖形,以特殊波長的光線(G-LINE436NM)照射光罩後,經過縮小鏡片(ReductionLens)光罩上的圖形則呈5倍縮小後,精確地定義在底片上(晶片上的光阻膜)

經過顯影后,即可將照到光(正光阻)的光阻顯掉,而得到我們想要的各種精細圖形,以作為蝕刻或離子植入用。

因光阻對於某特定波長的光線特別敏感,故在黃光室中,找將一切照明用光源過濾成黃色,以避免泛白光源中含有對光阻有感光能力的波長成份在,這一點各相關人員應特別注意,否則會發生光線汙染現象,而擾亂精細的光阻圖形。

Extraction Electrode是離子植入機中用來將Source的Arc反應室中的離子以電壓萃取出來的兩個電極板。由電子抑制極板(Suppression Electrode) 和接地極板(Ground Electrode)兩部分組成。

Fabrication為"裝配"或"製造"之意,與Manufacture意思一樣。半導體製造程序,其步驟繁多,且製程複雜,需要有非常精密的設備和細心的作業,才能達到無缺點的品質。FAB系Fabrication的縮寫,指的是"工廠"之意。我們常稱FAB為"晶圓區",例如:進去"FAB"之前須穿上防塵衣。

法拉第杯(FaradayCup),是離子植入機中在植入前用來測量離子束電流的裝置。

FieldOxide場氧化層,Field直譯的意思是"場"。如運動場,足球場和武道場等的場都叫做Field。它的涵義就是一個有專門用途的區域。

在IC內部結構中,有一區域是隔離電場的地方,通常介於兩個MOS電晶體之間,稱為場區。場區之上大部份會長一層厚的氧化層。

在離子植入機的離子源反應室裡用來產生電子以解離氣體用。通常採用鎢、鉭及鉬等高溫金屬。利用直流電的加熱,使燈絲表面釋放出所謂"熱離化電子"。

用過濾器(FILTER,為一半透明膜折迭而成)將液體或氣體中的雜質給過濾掉,此稱為Filtration(過濾)故IC製造業對潔淨度的要求是非常的嚴,故各種使用的液體或氣體(包括大氣)必須借著過濾以達到潔淨的要求。

待過濾的液體及氣體能經過過濾器且成功地將雜質擋下,必須借著一個pump製造壓差來完成,如何選擇一組恰當的過濾器及PUMP是首要的課題。

固定氧化層電荷(FixedOxideCharge)位於離Si-SiO2接口30?的氧化層內,通常為正電荷。與氧化條件、退火條件及矽表面方向有關。

客戶委託加工(Foundry)主要是接受客戶委託,生產客戶自有權利的產品,也就是客戶提供光罩,由聯華來生產製造,在將成品出售給客戶,只收取代工費用,這種純粹代工,不涉及銷售的方式在國際間較通常的稱呼就叫矽代工(SiliconFoundry)。

四點測針(FourPointProbe)是量測晶片片阻值(SheetResistance)Rs的儀器。

其原理如下:

上圖ABCD四針,A、D間通以電流I,B、C兩針量取電壓差(ΔV),則:

Rs=K.ΔV/I

K是比例常數,和機臺及針尖距離有關

FTIR(傅氏轉換紅外線光譜分析儀)乃利用紅外線光譜經傅利葉轉換進而分析雜質濃度的光譜分析儀器。

己發展成熟,可Routine應用者,計有:

BPSG/PSG的含磷、含硼量預測。

晶片的含氧、含碳量預測

磊晶的厚度量測

發展中需進一步Setup者有:

.氮化矽中氫含量預測

復晶矽中含氧量預測

光阻特性分析

FTIR為一極便利的分析儀器,STD的建立為整個量測的重點,由於其中多利用光學原理,晶片狀況(i.e.晶背處理狀況)對量測結果影響至巨

氣體儲櫃(GasCabinet),儲存氣體鋼瓶的柜子,一般是處於負壓狀態,防止氣體洩露到外部。

閘極

閘閥,用來控制氣體壓力的控制裝置。

通常閘閥開啟愈大,氣體於反應室內呈現的壓力較低,反之,開啟愈小,壓力較高。

閘極氧化層

半導體組件中,閘極氧化層的完整(GateOxideIntegrity)與否,關係著電容上電荷的存放能力,故需設計一適當流程,其主要目的在測閘極氧化層的崩潰電壓(breakdownvoltage)、有效氧化層厚度等,以模擬閘極氧化層的品質及可信賴度,通常即以此崩潰電壓值表示GOI(閘極氧化層完整性)的優劣程度

GateOxide是MOSFET(金氧半場效電晶體)中,相當重要的閘極之下的氧化層。此氧化層厚度較薄,且品質要求也較嚴格

"Gettering"--繫於半導休製程中,由於可能受到晶格缺陷"(CrystalDefect)或金屬類雜質汙染等的影響,造成組件接口之間可能有漏電流(JunctionLeakage)存在,而影響組件特性;如何將這些晶格缺陷、金屬雜質摒除解決的種種技術上做法,就叫做"Gettering"(吸附),吸附一般又可分"內部的吸附°一IntrinsicGettering。及"外部的吸附"一ExtrinsicGettering

前者系在下線製造之前先利用特殊高溫步讓謀晶圓表面的「晶格缺陷或含氧量」儘量降低。

後者系利用外在方法如:晶背傷言、磷化物(POCL3)預置ETC將晶圓表面的缺陷及雜質等儘量吸附到晶圓背面。二者均可有效改善上述問題。

直譯為顆粒大小。一種晶體材料形成後,從微觀的角度來看,材料都是一大堆顆粒累迭在一起而成。這些顆粒有大有小,尺寸不一。而且材料的特性也會因為顆粒大小而變化,故常要注意其大小變化

將量測儀器的重複性一儀器本身的變異,再現性--操作人本身的變異,用統計的方法算出,以判斷量測儀器是否符合製程參數控制的需要。

HEPA(HighEfficiencyParticulateAirFilter,高效率過濾器)為CleanRoom內用以濾去微粒的裝置,一般以玻璃纎維製成,可將0.1μm或0.3μm以上的微粒濾去99.97﹪,壓力損失約12.5mm-H2O。層流臺能保持Class100以下的潔淨度,即靠HEPA達成。目前除層流臺使用HEPA外,其它如烤箱、旋轉機,為了達到控制Particle的效果﹒也都裝有HEPA的設計。

SulfuricAcid硫酸

目前最廣泛使用的工業化學品。強力腐蝕性,濃稠,油狀液體,依純度不同,由無色至暗棕色,與水以各種不同比例互溶。甚具活性。

溶解大部份的金屬。濃硫酸具氧化,脫水,磺化大部分的有機化合物,常常引起焦黑。比重1.84,沸點315℃。與水混合時,須格外小心,由於放熱引起爆炸性的濺潑,永遠是將酸加到水中,而非加水至酸中。不小心被濺到,用大量水衝洗。

目前在在線,主要用於SO清洗及光阻去除

PhosphoricAcid磷酸

無色無味起泡液體或透明晶形固體。依溫度,濃度而定。在20℃50及75﹪強度為易流動液體,85﹪為似糖漿,100%酸為晶體。比重1.834,熔點42.35℃。在213﹪失去Y2H2O,形成焦磷酸。

溶於水,乙醇,腐蝕鐵及合金。對皮膚,眼睛有剌激性,不小心被濺到,可用水衝洗。

目前磷酸用於SI3N4的去除,濃度是85﹪,沸點156℃,SI3N4與SIO2的蝕刻比約為30:1

HydrochloricAcid鹽酸。

無色或淡黃色,發煙,剌激性液體。氯化氫的水溶液。鹽酸是一種強烈酸性及高腐蝕性酸。市面出售的"濃或發煙酸含有氯化氫38%,比重1.19。

氯化氫溶解在水中有各種不同的濃度。可溶於水,酒精,苯,不可燃。用途廣泛。可用於食品加工,金屬的酸洗與清潔,工業酸化,一般的清洗,實驗試藥。

不小心被濺到,用大量水衝洗。目前在線,主要用於RCA清洗

金屬濺鍍後為使金屬與矽基(Si-Substrate)有良好的歐姆式接觸需先經融合過程。在融合過程中因鋁與矽的熱膨脹係數不同,(鋁將會膨脹較快),而造成部份的鋁無法向外擴張只得向上膨脹造成小山丘狀的"凸起物"(Hillock)

NitricAcid硝酸

透明,無色或微黃色,發煙,易吸溼的腐蝕性液體,能腐蝕大部份金屬。其黃色是由於曝光所產生的二氧化氮,為強氧化劑,可與水混合,沸點78℃,比重1.504。

對皮膚有腐蝕性,為強氧化劑,與有機物接觸有起火危險。

清洗爐管用。

以加強型NMOS為例,當MOS管的通道長度變短,通道內的橫向電場將增加,這使通道內的電子因電場加速所獲得的能量上升,尤其是在通道與漏極相接的附近,電子的能量很高。因為這些電子的能量比其它尚處在在熱平衡狀態的電子要高,所以稱為熱電子。所以漏極附近的電子便有機會被這些熱電子撞擊而提升至導帶,而產生許多的電子-電洞。

114、HotElectronEffect熱電子效應

在VLSI的時代,ShortChannelDevice勢在必行,而目前一般Circuit應用上又未打算更改SupplyVoltage;如此一來,Vg=Vds=5V情況下,將造成ImpactIonization(撞擊游離化)現象發生於Drain鄰近區域。伴隨而生的Electron-Holepairs(電子電洞對),絕大部份經由Drain(Electrons)orSub.(Holes)導流掉。但基於統計觀點,總會有少部份Electrons(i.e.Hot-Electrons)所具Energy,足以克服Si-SiO2的BarrierHeight(能障),而射入SiO2,且深陷(Trap)其中。另亦有可能在Hot-Electrons射入過程中打斷Si-H鍵結,而形成InterfaceTrap於Si-SiO2界面。不論遵循上述二者之任一,均將導致NMOSPerformance的退化(Degradation)現象。

HCl+H2O2+DIWater混合液體的簡稱,常用來去除移動金屬離子。

HydrofluoricAcid氫氟酸,常用來去除氧化層的清洗製程。

集成電路(IC,IntegratedCircuit)是一九五八年由美國的德卅儀器公司所發明的。它是將一個完整的電子電路處理在一塊小小的矽晶片上,然後再以金屬聯機與外在引線相接,外加陶瓷或塑料包裝的裝置,由於它能將原本需要許多零件的電子電路集中縮小,因此被稱為集成電路。它具備優於傳統電子電路的三個特性:體積小、價廉、可靠。

依照其集積化的程度可區分為小型(SSI)、中型(MSI)、大型(LSI)、超大型(VLSI)集成電路

離子注入:將具有很高能量的雜質離子射入半導體襯底中的摻雜技術,摻雜深度由注入雜質離子的能量和質量決定,摻雜濃度由注入雜質離子的數目(劑量)決定。

摻雜的均勻性好

溫度低:小於600℃

可以精確控制雜質分布

可以注入各種各樣的元素

橫向擴展比擴散要小得多。

可以對化合物半導體進行摻雜

Inter-LayerDielectrics內層介電材料,簡稱ILD,指第一層金屬層與Si底材之間的介電層,我們常用的是BPSG.

純粹的矽是金剛石結構,在室溫下不易導電。(如圖一)。

這時如加入一些B11或As75取代矽的位置,就會產生"電洞"或"載子",加以偏壓後就可輕易導電。加入的東西即稱為雜質。(圖二,圖三)。

材質的缺陷與施加與物體的外力,是兩個構成物體受應力的主要來源,前者就稱為內應(IntrinsicStress),後者則稱為外應力(ExtrinsicStress),IntrinsicStress是薄膜產生龜裂的主要原因,它又分為拉伸應力(TensileStress)和擠壓應力(CompressiveStress)兩種。

離子植入機

離子植入機中產生所要植入雜質離子的部分,主要由ArcChamber,Filament組成,雜質氣體或固體通入ArcChamber,由Filament產生的電子進行解離而產生離子。

IsopropylAlcohol的簡稱,在半導體製造中,用來作為清洗溶劑,常用來擦拭機臺操作面板等,也作為SOG等化學液體的溶劑。

在蝕刻反應中,除了縱向反應發生外﹒橫向反應亦同時發生(見左圖),此種蝕刻即稱之為等向性蝕刻(IsotropicEtching),一般化學溼蝕刻多發生此種現象。

乾式蝕刻,其蝕刻後的橫截面具有異向性蝕刻特性(Anisotropic),即可得到較陡的圖形(見右圖)

CMOS組件裡的底材、阱及PMOS的漏極與NMOS的源極,在某些條件下,會形成一個如圖(1)所示的寄生的pnpn二極體。這種pnpn二極體的電流(I)對電壓(V)的操作曲線則如圖。其中圖中的IH,為使pnpn二極體處於運作(Acting)狀態時所需的最低電流稱之為"引發電流(triggeringcurrent)"。當I≥IH發生之後,CMOS電路的功能將暫時或永久性的喪失,我們稱這個現象為"閉鎖(Latchup)"。即,如果CMOS組件的設計或製作不當,這種寄生於CMOS組件裡的"pnpn二極體",有可能處於運作的狀態,而影響到CMOS的正常運作。所以在使用CMOS的設計時,務必注意使這個pnpn二極體隨時處於"閉"的狀態,即I<IH,以防止"閉鎖現象"的發生。

防止閉鎖的方法很多,最簡單的方式就是把CMOS的n阱(內有PMOS)與NMOS彼此間的遠離而不發生。不過這將使半導體組件在晶片上的集成度下降,所以並不是很好的方法最普遍防閉鎖的方法是"外延矽底材(EPIsubstrate)"

這種防制方法的原理,是在原本高摻雜的底材上,加上一層輕微摻雜的單晶矽層,已做為CMOS製程的的底材。因此CMOS是直接建築在低摻雜的EPI層上(不是以往的底材上)的。而高摻雜底材作為接地的板面(groundplane)。假如這層EPI夠薄(但要比阱深度厚),則圖中的直立的pnp雙載子寄生電晶體的電流將不易橫向流向寄生的npn電晶體,而流向高摻雜的矽底材(摻雜濃度高導電性好)。因此矽底材接地,寄生pnp和npn的閉鎖現象就可以被抑制了。外延單晶矽層的厚度宜薄,這樣發生閉鎖的引發電流將越高,閉鎖將不容易發生,但考慮到EPI層太薄,底材雜質將會進入EPI層,造成濃度的改變,故需嚴格控制以避免EPI太薄或太厚所帶來的問題。

Layout:此名詞用在IC設計時,是指將設計者根據客戶需求所設計的線路,經由CAD(計算機輔助設計),轉換成實際製作IC時,所需要的光罩布局,以便去製作光罩。因為此一布局工作﹒關係到光罩作出後是和原設計者的要求符合,因此必須根據一定的規則,好比一場遊戲一樣,必須循一定的規則,才能順利完成﹒而布局完成後的圖形便是IC工廠製作時所看到的光罩圖形。

簡稱LDD,可以防止熱電子效應(HotElectron/CarrierEffect);方法是採用離子植入法,在

原來的MOS的源極和汲極接近通道的地方,再增加一組摻雜程度較原來n型的源極與汲極為低的n型區。缺點是製程複雜且輕摻雜使S/D串聯電阻增大,導致組件操作速度降低。

LocalOxidationofSilicon即區域氧化,簡稱LOCOS,是FieldOxide一種製作方法,即在有SiN層作為幕罩的情況下讓晶片進入爐管進行FieldOxide的製作。

用來隔絕反應室與外界大氣直接接觸,以確保反應室內的潔淨,降低反應室受汙染的程度。一般用於電漿蝕刻及金屬濺鍍等具有真空反應室的設備。LoadLock和無LoadLock的差異如下圖。

系統起初門均關閉,其傳送晶片的動作為:傳送晶片→打開LoadLockA→將晶片放入,關閉,抽真空→打開?,將晶片放入反應室,抽其空→開始蝕刻或濺鍍→蝕刻OK→打開,將晶片移至→,關上,抽真空,再破真空→打開LoadLockB→送出晶片→關上?真空→系統恢復起初狀。

批號乃為在線所有材料的"身份證",keyin批號如同申報流動戶口,經由SMS系統藉以管制追蹤每批材料的所在站別,並得以查出每批材料的詳細相關數據,故為生產過程中的重要步驟。批號為7碼,其編排方法如下:

以此類推

*批號的產生乃於最初投片時由SMS系統自動產生。

LPCVD的全名是LowPressureChemicalVaporDeposition,即低壓化學氣相沉積。

這是一種沉積方法。在IC製程中,主要在生成氮化矽,復晶二氧化矽及非晶矽等不同材料。

在微影的階段中,必要的線路或MOS電晶體的部分結構,將被印製在一片玻璃片上,這片印有集成電路圖形的玻璃片稱為光罩(Mask);在離子植入或LOCOS氧化時,上面會有一層氧化層或SiN層作為幕罩(Mask),以降低離子植入時的通道效應或氧化時的阻擋。

簡稱MFC,是直接測量氣體流量的一種裝置,常用在流動氣體的控制上。主要是由一個質流感應器,一個旁流管及一個可調整閥構成。

135、Micro,Micrometer,Micron

Micro為10-6,1Micro=10-6

1Micrometer=10-6m=1Micron=1μm

通常我們說1μ即為10-6m。

又因為:

約為一萬個原子堆積而成的厚度或長度。

一般出現在熱氧化層中,主要來自鈉及鉀等賤金屬雜質,影響到氧化層的電性;這些雜質可以藉由在氧化製程中加入適量的HCl來防範。

構成IC的電晶體結缸可分為兩型一雙載子型(bipolar)和MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)。雙載子型IC的運算速度較快但電力消耗較大,製造工程也複雜,並不是VLSI的主流。

而MOS型是由電場效應電晶體(FET)集積化而成。先在矽上形成絕緣氧化膜之後,再由它上面的外加電極(金屬或復晶矽)加入電場來控制某動作,製程上比較簡單,也較不耗電,最早成為實用化的是P-MOS,但其動作速度較慢,不久,更高速的N-MOS也被採用。一旦進入VLSI的領域之後﹒NMOS的功率消耗還是太大了,於是由P-MOS及N-MOS組合而成速度更高、電力消耗更少的互補式金氧半導體(CMOS,ComplementaryMOS)遂成為主流。

空氣中約4/5是氮氣,氮氣是一安定的惰性氣體,由於取得不難且安定,故Fab內常用以當作Purge管路,除去髒汙、保護氣氛、傳送氣體(CarrierGas)、及稀釋(Dilute)用途,另外氮氣在零下196℃(77°F)以下即以液態存在,故常被用做真空冷卻源。

在半導體行業裡,一般在P-Sub上植入P以形成N-well,以便為後期形成PMOS。

一種用於量測膜厚的測量儀器。

一般金屬由於阻值相當低(10-2Ω-cm以下),因此稱之為良導體,而氧化物等阻值高至105Ω-cm以上,稱之非導體或絕緣體。若阻值在10-2~10-5Ω-cm之間,則名為半導體。

IC工業使用的矽晶片,阻值就是在半導體的範圍,但由於Si(矽)是四價鍵結(共價鍵)的結構,若摻雜有如砷(As),磷(P)等五價元素,且佔據矽原子的地位(SubstitutionalSites),則多出一個電子,可用來導電,使導電性增加,稱之為N型半導體。若摻雜硼(B)等三價元素,且仍佔據矽原子的地位,則鍵結少了一個電子,因此其它電子在足夠的熱激發下,可以過來填補,如此連續的電子填補,稱之為定電洞傳導,亦使矽的導電性增加,稱為P型半導體。

因此N型半導體中,其主要常電粒子為帶負電的電子,而在P型半導體中,則為常正電的電洞。在平衡狀況下(室溫)不管N型或P型半導體,其電子均與電洞濃度的乘積值不變。故一方濃度增加,另一方即相對減少。

當我們把矽晶片暴露在含氧的環境裡時,例如氧氣或水,晶片表面的矽原子便會進行如下(一)(二)所示的氧化反應,然後在晶片的表面長出一層二氧化矽層。因為(二)式所示的氧化反應涉及到水分子,雖然進行反應的水分子不見得是以液態的形式存在,但我們習慣以乾式氧化(DryOxidation)來稱呼(一)式的反應,而以溼式氧化(WetOxidation)來表示(二)式。因為這兩個反應在室溫下便得以進行,所以矽晶片的表面通常都會由一層厚度約在數個?到20?不等的SiO2所覆蓋。這層因為空氣裡的氧以及水分子所自然形成的SiO2,則稱為"原始氧化層(NativeOxidation)"。

針狀閥(NeedleValve)裝在圓錐形閥座上的有細杆的閥,用於準確地調整液體或氣體的流動。

一種腐蝕性液態無機酸HNO3,通常由氨的催化氧化或硫酸與硝酸鹽反應製得,主要用作氧化劑(如火箭推進劑),並用於硝化作用以及肥料、炸藥、染料、硝基烷和各種其它有機化合物的製造中。

硝酸(NitricAcid)是透明,無色或微黃色,發煙,易吸溼的腐蝕性液體,能腐蝕大部份金屬。其黃色是由於曝光所產生的二氧化氮,為強氧化劑,可與水混合,沸點78℃,比重1.504。對皮膚有腐蝕性,為強氧化劑,與有機物接觸有起火危險。清洗爐管用。

NSG(NondopedSilicateGlass,無滲入雜質矽酸鹽玻璃)為半導體集成電路中的絕緣層材料,通常以化學氣相沉積的方式生成,具有良好的均勻覆蓋特性以及良好的絕緣性質。

主要應用於閘極與金屬或金屬與金屬間高低不平的表面產生均勻的覆蓋及良好的絕緣,並且有助於後續平坦化製程薄膜的生成。

管嘴,噴嘴管子等對象的尾端的帶有開口的突起部分,用於控制和引導水流。

OCAP是OutofControlActionPlan的縮寫,中文稱為製程異常處理程序

它是在處理製程異常時的一套標準步驟,可供處理人員遵循,依序將問題釐清,並加以解決。

更詳細的說,OCAP乃是由一連串的問題及行動指示所組成,以流程圖的方式來指示我們,當製程違反管制規則時,應採取的步驟及措施。

OCAP是由製造部、製程、設備一同來制定及檢討。

OCAP須不斷的修訂,以符合生產線實際的需要。

歐姆接觸(OhmicContact)是指金屬與半導體的接觸,而其接觸面的電阻值遠小於半導體本身的電阻,使得組件操作時,大部分的電壓降在於活動區(Activeregion)而不在接觸面。

欲形成好的歐姆接觸,有二個先決條件:

(1)金屬與半導體間有低的界面能障(BarrierHeight)

(2)半導體有高濃度的雜質摻入(N≧1012cm-3)

前者可使界面電流中熱激發部分(ThermionicEmission)增加;後者則使界面空乏區變窄,電子有更多的機會直接穿透(Tunneling),而同使Rc阻值降低。

若半導體不是矽晶,而是其它能量間隙(EnergyCap)較大的半導體(如GaAs),則較難形成歐姆接觸(無適當的金屬可用),必須於半導體表面摻雜高濃度雜質,形成Metal-n+-norMetal-p+-p等結構。

它是我們在操作機臺,維護機臺等操作情況時的操作手冊,它規定了操作的先後順序。按照操作指南才會保證安全,保證工作的順利進行。

A、Oilpump結構:

Oiltemperaturecontroller有很長的lifetime

Oilpump中oil的品質對pump有很大影響,油品好,pump抽氣能力強,使用時間長

B、Oil的作用:潤滑、降溫和密封。

半導體組件,常以ONO(OxideNitrideOxide氧化層-氮化層-氧化層)三層結構做為介電質(類似電容器),以儲存電荷,使得數據得以在此處存取。

在此氧化層-氮化層-氧化層三層結構,其中氧化層與基晶層的接合較氮化層好,而氮化層居中,則可阻擋缺陷(如pinhole)的延展,故此三層結構可互補所缺。

無色,無氣味,無味道雙原子氣體。在-183℃液化成淺藍色的液體,在-218℃固化。在海平面上,空氣中約佔20%體積的氧,溶於水和乙醇,不可燃,可以助燃。

在電漿光阻去除中,O2主要用來去除光阻用。

在電漿幹蝕刻中,O2,混入CF4氣體中,可增加CF4氣體的蝕刻速度。

目前O2氣主要用途在於電漿光阻去除。利用O2在電漿中產生氧的自由基(RADICAL),與光阻中的有機物反應產生CO2和H2O氣體蒸發,達到去除光阻的效果。

主要是指剩餘的溶劑或水氣,來源於未經完全固化的光阻、SOG或其他物質。下圖是離子植入時因離子轟擊矽片表面的光阻而發生的出氣現象。

1)物質原子失去電子的化學反應,也就是物質與氧化合的過程。

2)脫氫,尤指在氧或其它氧化劑作用時脫氫

3)通過增加電負性的比例來改變一種化合物

半導體中熱氧化(Oxidation):在爐管中通入O2(或H2O)與Si反應形成二氧化矽(SiO2)氧化層。

熱氧化生長方式:幹氧氧化、水蒸氣氧化、溼氧氧化、氫氧合成氧化

氧化爐(OxidationFurnace)是晶片製造的基礎,其主要功用就是對矽片進行氧化製程,生成所需的二氧化矽層。

擴散爐是集成電路生產工藝中用來對半導體進行摻雜,即在高溫條件下將摻雜材料擴散入矽片,從而改變和控制半導體內雜質的類型、濃度和分布,以便建立起不同的電特性區域。

氧化層阻陷電荷(OxideTrappedCharge),Qot,這類電荷沒有特定的分布位置,主要是因為晶片過程中的其它製程,如離子植入、電漿蝕刻以及物理氣相沉積所引起的電子及電洞,被氧化層內的雜質或未飽和鍵所撲捉而陷入所造成的。所以帶正電或負電則不一定。

自然界元素之一。由15個質子及16個中子所組成。

離子植入的磷離子,是由氣體PH3,經燈絲加熱分解得到的P+離子,借著Extraction抽出氣源室經加速管加速後﹒布植在晶片上。

是一種N-type離子,用做磷植入,S/D植入

在半導體行業裡,一般在P-Sub上植入B以形成P-well,以便為後期形成NMOS。

在製程中主要是起到緩衝層,一般做為SIN的墊底以抵消SIN的應力,並且阻止光阻汙染Si晶片表面。其製程條件為:

溫度:950℃~1100℃;氣體:O2或O2+TDCE(含氯的碳氫化合物)

壓力:接近1ATM;SiO2厚度:100?~500?

"塵粒汙染(ParticleContamination)":由於晶片製造過程甚為漫長,經過的機器、人為操作處理甚為繁雜,但因機器、人為均或多或少會產生一些塵粒Particle,這些塵粒一旦沾附到晶片上,即會造成汙染影響,而傷害到產品品質與良率,此即"塵粒汙染"。我們在操作過程中,應時時防著各項塵粒汙染來源。

為IC最後製程,用以隔絕Device和大氣。可分兩種材料:a﹒大部分產品以PSG當護層(PContent2-4%),b.少部分以PECVD沉積的氮化矽為之。

因與大氣接觸,故著重在Corrosion(鋁腐蝕)、Crack(龜裂)、PinHole(針孔)的防冶。

除了防止組件為大氣中汙染的隔絕之外,護層可當作下層Metal層的保護,避免Metal被刮傷。

PECVD英文全名為PlasmaEnhancementCVD。CVD化學反應所需的能量可以是熱能、光能或電漿。以電漿催化的CVD稱做PECVD。PECVD的好處是反應速率快、較低的基板溫度及StepCoverage;缺點是產生較大的應力,現Feb內僅利用PECVD做氮化矽護層。

一種半導體工業用氣體。

經燈絲加熱供給能量後,可分解成:P',PH+,PH2+。(及H+)

通常P+最大。可由質諳諳場分析出來,做N-type的離子植入用。

一種糖漿狀或潮解性結晶狀三元酸H3PO4,用五氧化二磷水化或通過用硫酸瀝取法分解磷酸鹽(如磷酸鹽礦)得到,主要用於製造肥料和其它磷酸鹽,用於金屬防鏽、糖的精製和軟飲料的調味劑.依溫度,濃度而定。在20℃50及75﹪強度為易流動液體,85﹪為似糖漿,100%酸為晶體。比重1.834,熔點42.35℃。在213﹪失去Y2H2O,形成焦磷酸。溶於水,乙醇,腐蝕鐵及合金。對皮膚,眼睛有剌激性,不小心被濺到,可用水衝洗。目前磷酸用於SI3N4的去除,濃度是85﹪,沸點156℃,SI3N4與SIO2的蝕刻比約為30:1。

"光阻(PhotoResist)"為有機材料,系利用光線照射,使有機物質進行光化學反應而產生分子結構變化,再使用溶劑使的顯像。

目前一般商用光阻主要含二部份(1)高分子樹脂(2)光活性物質,依工作原理不同可分為正,負型二類:

(1)正型:光活性物質為DIAZOQUINOUE類,照光前難溶於鹼液中,有抑制溶解樹脂功能,照光後產生酸,反有利於鹼液溶解,因此可區分曝光區與非曝光區。

(2)負型:光活性物質為Diazlde類,照後生成極不安定的雙電子自由基,能與高分子樹脂鍵結,而增加分子量,選擇適當溶劑便可區分分子量不同的曝光區與非曝光區。

所謂的物理氣相沉積(PhysicalVaporDeposition),通常簡稱為(PVD),就是以物理現象的方式,來進行薄膜沉積的一種技術。在半導體製程的發展上,主要的PVD技術有蒸鍍(Evaporation)以及濺鍍(Sputter)等兩種。前者是借著對被蒸鍍物體加熱,利用被蒸鍍物在高溫(接近其熔點)時所具備的飽和蒸氣壓,來進行薄膜的沉積的;而後者,則是利用電漿所產生的離子,借著粒子對被濺鍍物體電極(Electrode)的轟擊(Bombardment),使電漿的氣相(VaporPhase)內具有被鍍物的離子(如原子),然後依薄膜的沉積機構,來進行沉積。

PID是一種控制方式。是比例,積分,微分的縮寫

PilotWafer為試作晶片,並非生產晶片(PrimeWafer)。在操作機器前,為了確定機器是否正常所作的試片,或機器作完維修、保養後所作的測試用晶片均稱為PilotWafer,由於PilotWafer所作出來的結果將決定該批的製程條件,故處理PilotWafer時,所抱持的態度必須和處理PrimeWafer一樣慎重。

在光阻製程所謂的針孔,就是在光阻覆蓋時,光阻薄膜無法完全蓋住晶片表面,而留有細小如針孔般的缺陷,在蝕刻製程時,很可能就被蝕刻穿透,而致晶片的報廢。

在以往使用負光阻製程時,由於負光阻黏稠性較大,覆蓋較薄,因此,容易出現針孔,故有些層次(如Contact),必須覆蓋兩次,才能避免針孔的發生。目前製程大多使用正光阻,覆蓋較原,已無針孔的問題存在,QC亦不做針孔測試。

過氧硫酸(PeroxymonosulfuricAcid)又稱為CARO'sacid,其主要由硫酸加雙氧水反應生成,反應式如下:

H2SO4+H2O2<=>H2SO5+H2O

H2SO5為一強氧化劑,可將有機物氧化分解為CO2+H2O,因此在IC製程中常用來去除殘餘的光阻,另外對金屬汙染及微塵汙染也有相當好的清洗效果。

Piranha原意為食人魚,在這裡則是用來形容過氧硫酸與光阻的間的劇烈反應。

171、平坦化

平坦化(Planarization)就是把Wafer表面起伏的的介電層外觀,加以平坦的一種半導體製程技術。

為什麼要進行平坦化?影響黃光製程的精確度和解析度;影響金屬沉積的均勻性;影響金屬的Etching

常見平坦化方法:

BPSG:利用高溫熱回流(Flow和Reflow)原理,用於金屬層前的平坦化。

SOG:即SPiN-ONGLASS,利用旋轉塗布的原理,達到局部平坦化,常用於0.35um以上製程的金屬層間的平坦化。

CMP:即ChemicalMechanicPolishing,利用化學機械研磨原理,達到全面平坦化,常用於0.35um以下製程。

又稱電漿,是一種遭受部分離子化的氣體。藉著在兩個相對應的金屬電極板上施以電壓,假如電極板間的氣體分子濃度在某一特定區間,電極板表面因離子轟擊所產生的二次電子,在電場的作用下,獲得足夠能量,而與電極板間的氣體分子因撞擊而進行解離、離子化、及激發等反應,而產生離子原子原子團及更多的電子,以維持電漿內的各粒子的濃度平衡。

在幹蝕刻(DryEtch)技術中,一般多採用電漿蝕刻(PlasmaEtching)與活性離子蝕刻(ReactiveIonEtching),通常電漿蝕刻使用較高的壓力(大於200mT)及較小的RF功率,當晶片浸在電漿之中,曝露在電漿的表層原子or分子與電漿中的活性原子接觸並發生反應而形成氣態生成物而離開晶面造成蝕刻,此類蝕刻即稱之為電漿蝕刻。所謂電漿(Plasma)即為氣體分子在一電場中被游離成離子(正、負電荷)、電子、及中性基(Radical)等,在純化學反應中,吾人取中性基為蝕刻因子,在R.I.E時,取活性離子作為蝕刻因子。

設備正常運轉期間停機,實施定期(每天、每周、每月或每季等)的設備保養。例如:檢修,上油,潤滑,更換消耗材等。有良好的PM才能發揮高的設備運轉效率,發揮設備最高的使用率。

一種用做N+擴散用的化合物。

通常以N2為"載氣"(CarrierGas),帶著POCl3和O2(氧氣)一起進入高溫爐管,然後產主下列反應:

4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2

5P2O5+5Si→4P+5SiO2

在反應過程中,磷沉澱於矽表面,同時矽表面亦形成氧化層。

如果某純物質的原子(或分子)的堆積方式不只一種,而是由許多種體積較小,且堆積方面均不同的經晶粒(Grains)所組成時,這種純物質結構,我們稱之為"多晶體"。Polysilicon便是一種多晶體。

純的Polysilicon電阻較大,但加入P等Dopant時,Rs可獲得較低的值,以符合器件的要求。

矽(Silicon)是IC製造的主要原料之一。通常其結構都是單晶(單一方向的晶體)。而Polysilicon也是矽,只是其結構是復晶結構。即其結晶的結構是多方向的,而非單一方向。Polysilicon通常用低壓化學氣相沉積的方法沉積而得。其主要用途在作MOS的閘極及器件單元的連接。

氣體分子撞擊反應室的器壁所產生的力量。氣體分子愈少、壓力愈低。反之氣體分子愈多、壓力愈高。

如壓力的大氣壓力(1atm)時,表示真空,其壓力單位即為真空度。

1大氣壓=latm=760mmHg水銀柱壓力

1Torr(託)=1/760atm=lnnHg

如壓力>大氣壓力時,即用單位面積所受的重量表示。

如Kg/cm2,或psi(lb(磅)/in2(吋))。

一般電漿蝕刻機的壓力為5Omillitorr~0.5rorr

一般使用的氣瓶的壓力約為5OOpsi~2OO0psi。

是一種含磷的二氧化矽,我們現有製程中P的含量為4.25%。

PSG與PESiN一起構成Passivation。

作用:防止PESiN有Pinhold使水汽滲透進來。亦可以抵消PESiN的應力。加磷的主要目的是吸附雜質。

用PECVD的方式沉積的SiN,其與PSG一起構成Passivation。

作用:防止機械劃傷;防止水汽(Moisture),鹼金屬離子滲入。

表徵二氧化矽電特性的參數,用加電流量電壓法測得。加1mA至nsec,如果第nsec電壓<20V,則

Qbd=1mA*(n-1)coul/0.01cm2。

Qbd>1.0coul/cm2且D0<80時才pass。

Recipe在字典的解釋是醫生的處方,廚師的食譜。在IC製程中,則指製程的程序。IC

製造中各個步驟都有不同的要求:如溫度要多少?某氣體流量多少?反應室的壓力多少?等等甚多的參數都是Recipe內容的一部份。

半導體晶圓廠內設備進行生產前,均需以測試矽片來量測沉積膜層厚度、電阻率、B/P含量、Particle等製程參數,量測後的測試矽片運用一定次數後通常會報廢。但因近幾年來歐、美、日等矽片材料製造廠產能吃緊,加上八寸晶圓廠陸續落成,六寸或八寸測試矽片的單價頗高,晶圓廠為節省成本,通常會送至日本或美國再加工,將測試矽片上的粒子與晶層經過蝕刻與磨平程序,可重新回收賣給晶圓廠使用,稱為ReclaimWafer或RecycleWafer(意為「再生」矽片).

回流是IC製程中一種特殊技術。是在沉積BPSG或BSG。之後,將晶片推入高溫爐(850-950℃)一段時間(20-40min),藉該BPSG高溫下的"流動",使晶片表面變得較平坦。此即回流平坦化技術。當BPSG沉積與熱流動完成,且經過接觸微影與蝕刻等步驟後,為使將來的金屬濺鍍能順利在剛剛定義的接觸窗裡沉積,通常將矽片送入剛剛的爐管裡,以相同或類似的操作參數,進行BPSG的第二度回流,稱為再回流。

可靠性實在有很多方法來描述,但我們只針對兩個觀點來討論。一般來說,可靠性就是客戶

對我們的產品,在他們使用一段很長的時間之後,仍能符合他們的信賴與期待。更精確的描述就是我們的產品在我們所要求的特殊環境的測試,經過一段很長時間之後,仍能確保IC功能,函數的正常操作稱之為可靠性合格產品。

測試的項目很多,但總離不開,電壓、溫度機械應力,溼度及壓力等。

物理學上定義阻值(Ω,即奧姆)為R=ΔV/I

在物體兩截面上通以定電流V,量得電壓降ΔV,則ΔV/I即為這物體的阻值。

但在半導體工業上,這樣定義阻值並無太大實用價值。我們只關心晶片表面薄薄一層"動作區"(ActiveArea)的阻值。

於是另外定義一"薄層阻值"(SheetResistance),以四點針測的方法量取ΔV及I(見四點針測一文)。Rs=ΔV/I(ΔV/口)定義為晶片的阻值。

修改:分ADI修改,AEI修改

ADI修改:將光阻去除,重新上新光阻,以定義新的或精確的圖形。

AEI修改:將己沉積或氧化的厚厚膜或薄層去除,重新沉積或氧化。

報廢:晶片受汙染或流程不合規範上的規定,造成晶片有無良率的可能,則停止流程不繼續生產。謂之。

籤過:當晶片流程至某步驟時,發現圖形或規格不合於規範內的規定,但其影響不致使晶片達報廢的程度,可由工程師籤署,繼續流程。

RTP(RapidThermalProcessing)與爐管最大的差別是:RTP一次只處理一片晶片,但RTP的升溫速度夠快且均勻。

有100℃/秒的升溫速度。

作用:

自對準金屬矽化物(Self-AlignedSilicide)的製程簡稱為Salicide

離子植入機臺中幫助離子束對整片晶片進行植入的裝置,稱為掃描裝置。

ScanningElectronMicroscope掃描式電子顯微鏡簡稱SEM。

SEM能力介於光學顯微鏡與穿透式電子顯微鏡之間,可用於檢驗固體試片,由於視野縱深長,可顯示清晰三度空間像。

SEM最常用的運作方式為發射電子束方式(missiveMode),電子由燈絲放出,而由約5-3OKV的電壓加速,再經過電磁透鏡使電子束聚集,照射至試片表面。一般使通過掃描線圈的電流同時通過相對應的陰極線管偏折電子束,而在螢光幕上產生相似而較大的掃描動作,達到放大的作用.

1.在沉積或蝕刻製程之後常會有些微塵落在晶片表面,此種P/D可刷洗去除,避免對良率的傷害。

2.依照膜的性質,及機臺的特性不同,通常我們有下列5種不同刷洗方式:

-去離子水衝洗

-毛刷刷洗

-高壓水刷洗

-毛刷加高壓水刷洗

-晶片雙面刷洗

例如:自對準(Self-Aligned)矽化鈦就是在矽表面濺鍍鈦,再對矽片進行高溫處理,若其下面的膜層是矽則反應生成矽化鈦(Ti+2SiTiSi2)、而若是二氧化矽則不反應,再對矽片進行蝕刻,已反應的則留下,未反應的被去除,所以自對準工藝可以不通過黃光製程,不需幕罩即可進行。

(a)-(d)顯示"自行對準金屬矽化物"製程的主要流程

自對準金屬矽化物

片電阻

當MOS組件愈小,信道的長度將隨之縮短,電晶體的操作速度將加快,但是,MOS電晶體的通道長度並不能無限制縮減,當長度縮短到一定的程度之後,各種因通道長度變小所衍生的問題便會發生,這個現象稱為"短通道效應(ShortChannelEffect)"。

兩種材抖,分別以相同的酸液或電漿作蝕刻其兩蝕刻率的比值。

例如,復晶電漿蝕:

選擇性愈高表示蝕刻特性愈好,一般乾式蝕刻選擇性較化學溼蝕刻為差,吾人取較高的選擇性的目的即在於電漿蝕刻專心蝕刻該蝕刻的氧化層,而不會傷害到上層光阻或下層氧化層,以確保蝕刻的完整性。

一般稱為矽化物(Silicide),指耐火金屬(RefratoryMetal)的矽化物,如鈦(Ti)、鎢(W)、鉬(Mo)等元素矽(Si)結合而成的化合物(TiSi2、WSi2、MoSi2)。

矽化物應用在組件的目的,主要為降低金屬與矽界面、閘極或電晶體串連的阻抗,以增加組件的性能。以鈦的矽化物為例,其製造流程如下所示:

"Silicide"通常指金屬矽化物,為金屬輿矽的化合物。在微電子工業矽晶集成電路中主要用為:

導體接觸(OhmicContact)

單向能阻接觸(SchottkyBarrierContact)

低阻閘極(GateElectrode)

組件間通路(Interconnect)

在VLSI(超大型積逞電路)時代中,接面深度及界面接觸面積分別降至次微米及1-2平方毫米。以往廣泛應用為金屬接觸的Al,由於嚴重的穿入半導靠問題,在VLSI中不再適用。再加上其它技術及應用上的需求,金屬矽化物在集成電路工業上日益受重視。

用於集成電路中的金屬矽化物限於近貴重(Pt,Pd,Co,Ni,…)及高溫金屬(Ti,W,Mo,Ta)矽化物。

矽--SI(全各SILICON)為自然界元素的一種,亦即我們使用的矽晶片組成元素,在元素周期表中排行14,原子量28.09,以結晶狀態存在(重複性單位細胞組成),每一單位細胞為田一個矽原子在中心,與其它4個等位矽原子所組成的四面體(稱為鑽石結構)如圖標中心原子以其4個外圍共價電子與鄰近的原子其原形或其價鍵的結合。矽元素的電子傳導特性介於金屬導體與絕緣體材料的間(故稱半導體材料),人類可經由溫度的變化,能量的激發及雜質滲入後改變其傳導特性,再配合了適當的製程步驟,便產生許多重要的電子組件,運用在人類的日常生活中。

氮化矽是SixNy的學名。這種材料跟二氧化矽有甚多相似處。氮化矽通常用低壓化學氣相沈積法或電漿化學氣相沉積法所生成。

前者所得的薄膜品質較佳,通常作IC隔離氧化技術中的阻隔層,而後者品質稍差,但因其沉積時溫度甚低,可以作IC完成主結構後的保護層。

即SiO2,熱氧化生成的二氧化矽其特性是:

無定型結構

很容易與矽反應得到

不容於水

好的絕緣性

SiO2/Si界面態電荷低

通過不同方式製得的二氧化矽在IC製程中的應用:

緩衝層(bufferlayer)

隔離層(isolation)

幕罩層(maskinglayer)

介電材料(dielectric)

保護層(passivation)

SOI"絕緣層上有矽(SOI,SiliconOnInsulator)"是指將一薄層矽置於一絕緣襯底上。電晶體將在稱之為"SOI"的薄層矽上製備。基於SOI結構上的器件將在本質上可以減小結電容和漏電流,提高開關速度,降低功耗,實現高速、低功耗運行。作為下一代矽基集成電路技術,SOI廣泛應用於微電子的大多數領域,同時還在光電子、MEMS等其它領域得到應用。

矽氧烷是用來與含有Si-O網絡相溶的有機溶劑,本身含有有機類的官能基,如CH3和C6H5,

是屬於有機性的SOG來源,這些官能基,可以幫助改善這種SOG層的抗裂能力。

旋制氧化矽(SpinonGlass)是利用旋制晶片,將含有矽化物的溶液均勻地平塗於晶片上,再利用加熱方式與溶劑驅離,並將固體矽化物硬化成穩定的非晶相氧化矽。其簡單流程如下:

旋轉平塗→加熱燒烤→高溫硬化(~450℃)

旋制氧化矽是應用在組件製造中,金屬層間的平坦化(Planization),以增加層與層之間的接合特性,避免空洞的形成及膜的剝裂。

其結構如圖表示::

兩種物質相互溶解混合成一種均勻的物質時,較少的物質被稱為溶質,較多的物質,被稱為溶劑。例如:糖溶解於水中.變成糖水,則糖為溶質,水為溶劑,混合的結果,稱為溶液。

溶劑分有機溶劑與無機溶劑兩種:

有機溶劑:分子內含有碳(C)原子的,稱為有機溶劑,例如:丙酮

在FAB內所通稱的溶劑,一般是指有機溶劑而言


位於MOS電容器旁,電性與矽底材相反的半導體區,且在上加壓。

隔離閘極與其它兩個MOS電極,利用它與閘極所形成的結構,來進行S/D的重摻雜。

SPC(StatisticalProcessControl),統計,過程,控制英文的縮寫,是一種質量管理方法。自製程中搜集資料,加以統計分析,並從分析中發覺異常原因,採取改正行動,使製程恢復正常,保持穩定,並持續不斷提升製程能力的方法。

因製程具有變異,故數據會有變異,而有不同的值出現穩定時,其具有某種分配型態

製程為一無限母體,只能以抽樣方式,抽取少數的樣本,以推測製程母體的情況

故運用"統計手法"作為製程分析、管制及改善的工具。

SPC的目的:

規範是公司標準化最重要的項目之一,它規定了與生產有關事項的一切細節,包括機臺操作,潔淨室,設備及保養,材料,工具及配件,品管,可靠性,測試‥‥等等。

IC製造流程複雜,唯有把所有事項巨細靡遺的規範清楚,並確實執行,才可能做好質量管理。所有相關人員尤其是現場操作人員底隨時確實遵照規範執行,檢討規範是否合理可行,相關規範是否有衝突,以達自主管理及全員參與標準化的目標。

矽在400C左右對鋁有一定的固態溶解度,因此沉積在矽表面上的鋁,當製程有經歷溫度約

400C以上的步驟時,Si因擴散效應而進入鋁,且鋁也會回填Si因擴散所遺留下來的空隙,而在鋁與矽底材進行接觸的部分。

針型熱電偶

通過高速旋轉產生的離心力把矽片表面水滴驅除

SPM(Sulfuricacid,hydrogen-PeroxideMixing)用於中CRclean,化學組成是H2SO4+H2O2(120℃)能去除嚴重有機汙染

H2SO4+H2O2→H2SO5+H2O

H2SO5+PR→CO2+H2O+H2SO4

必須不斷補充H2O2

利用電漿所產生的離子,借著離子對被濺鍍物體電極的轟擊,使電漿的氣相(VaporPhase)內具有被鍍物的原子或離子,到達晶片表面並進行沉積。

標準清洗又叫RCA清洗。由SPM/APM/HPM組成,SPM為H2SO4和H2O2以4:1混合,APM為NH4OH和H2O2及D.I.WATER以1:1:5或0.5:1:5的比例混合,HPM為HCL和H2O2及D.I.Water以1:1:6的比例混合。標準清洗可以除去有機物、Particle和金屬粒子,使晶片表面達到比較潔淨的狀態。

表徵薄膜沉積時對晶片表面上不同幾何結構的覆蓋能力,簡單地說,即膜層均勻性。如下圖,當對表面有階梯的晶片進行膜層沉積時,因為沉積角度不同等因素,導致洞口膜厚增加速率高於洞壁及洞底,這樣的話沉積的膜層將無法完全填入洞中,極有可能造成孔洞(void).

對固體物體所施與的外力或其本身所承受的內力,稱為"應力(stress)".

一般而言半導體中提及的Substrate就是指Wafer

譯意為靶,一般用在金屬濺鍍(Sputtering)也就是以某種材料,製造成各種形狀,用此靶,當做金屬薄膜濺鍍的來源。

臨時工程變更通知(ECN)為工程師為了廣泛收集資料,或暫時解決製程問題,而做的製程變更,此一臨時性的變更將註明有效期限,以利生產作業。

聚四氟乙烯,一種耐酸耐腐蝕耐高溫的材料,我們使用的某些cassette、特殊管路等均是用此種材料製得。

因為熱膨脹係數的不同,薄膜與底材產生了應力。當沉積薄膜的熱膨脹係數高於底材,冷卻後是薄膜承受了一個拉伸應力。

四乙基正矽酸鹽,含有矽與碳、氫與氧的有機矽源,化學分子式是Si(OC2H5)4,其沸點較高,常壓下約(169℃)。在CVD製程的應用上,TEOS在足夠的溫度下TEOS進行反應而產生二氧化矽

Si(OC2H5)4SiO2+4C2H4+2H2O

目前製程此法用來做Spacer

三氯矽烷SiHCl3

228、膨脹係數

反映物質受熱膨脹程度的特性。因溫度變化而引起物質量度元素的變化。膨脹係數(ThermalExpansionCoefficient)是膨脹-溫度曲線的斜率,瞬時膨脹係數是特定溫度下的斜率,兩個指定的溫度之間的平均斜率是平均熱膨脹係數。膨脹係數可以用體積或者是長度表示,通常是用長度表示。

熱電偶(Thermocouple),測量溫度之用。有兩根不同材質的探頭放入被測環境中,得到電壓值,再將電壓值轉變為溫度值。

薄膜沉積(ThinFilmDeposition)形成的過程中,不消耗晶片或底材的材質。薄膜沉積兩個主要的方向:①物理氣象沉積,及②化學氣象沉積。前者主要借著物理的現象,而後者主要是以化學反應的方式,來進行薄膜沉積。

薄膜成長(ThinFilmGrowth),底材的表面材質也是薄膜的形成部分元素之一,如:矽的氧化反應(以形成二氧化矽,以做MOS組件的介電材料)便是。

232、臨界電壓

當我們在MOS電晶體的源極(Source)及汲極(Drain)加一個固定偏壓後,再開始調整閘極(Gate)對基質(Substrate)的電壓,當閘極電壓超過某一個值之後,源極和汲極間就會產生電流而導通(Turnon),則我們就稱此時的閘極電壓稱為臨界電壓(ThresholdVoltage)。

*NMOS電晶體的臨界電壓相對於基質為正。

*PMOS電晶體的臨界電壓相對於基質為負。

一般在製程上我們會影響臨界電壓的因素主要有二:

1.閘極氧化層厚度:GateOxide越厚,則Vγ(絕對質)越高。

2.基質滲雜的濃度:Vγ植入Dose越高,則Vγ越高。

節流閥主要是由一個旋轉式閥門及一個用來調整閥門位置的伺服馬達所構成,因此只要輸入適合的電流,伺服馬達便會自動調節閥門的位置來改變節流閥的傳導度,以控制真空系統的整體有效抽氣速率。

生產能力,如日產能、月產能、年產能。ThroughPut為單位工時的產出量,例如某機器每小時生產100片,則稱其Throughput=l00片/小時。如果每天運作21小時,則每天的Throughput為2100片/天。

IC工業系許多昂貴且精密的設備投資,故必須充分利用,維持生產的順暢,發揮其最大的

效能。故高的Throughput為我們評估機器設備的一項很重要的因素之一。除了設備上發揮

其最大產能外,必須要配合人為的力量,如流程安排、故障排除、‥‥等,亦即必須"人機

一體"才能發揮生產的整體效益,達到最高的生產力(Productivity)。

三氯乙烷

在生產過程,因為4M,即設備、材料、人為、方法等,造成的一切問題而阻礙生產。例如,機器Down機、製程異常…等。工程人員解決以上所發生的問題,使這些"故障"消弭於無形謂之問題解答(TroubleShooting)。

一種金屬。用以連接上下兩層金屬線的中間層,稱為"鎢插拔"。因為鎢的熔點高,熱膨脹係數又與矽相當,再加上以CVD法所沉積的鎢的內應力並不高,且具備極佳的階梯覆蓋能力,以CVD法來沉積做為插拔用途的金屬鎢,以成為各VLSI量產廠商的標準製程之一。

在超高真空(UltraHighVacuum)條件下,單分子層容易形成,並能持續較長時間,這就可以在一個表面尚未被氣體汙染前,利用這段充分長的時間來研究其表面特性,如摩擦、黏附和發射等;另外,外層空間的能量傳輸和超高真空的能量傳輸相似,故超高真空可做空間模擬。

真空度大於10-7Torr,10-7~10-10Torr的狀態。

真空度壓力:

低真空(LowVacuum)760-1torr

中真空(MediumVacuum)1-10-3

高真空(HighVacuum)10-3-10-7

極高真空(UlteaHighVacuum)10-7~10-10

超音波清洗(UltrasonicCleaning),通過超音波原理進行的清洗。超音波振蕩會產生氣泡和紊流,氣泡通過轟擊爆破將Paticle帶走,紊流直接將Paticle衝走。

(最大值-最小值)/(2*平均值),有兩種均勻性:一種是一片Wafer的均勻性(withinwafer),測得五個點,然後得到最大值最小值和平均值,再安公式計算。另一種是Wafe之間的均勻性(wafertowafer),同樣測得最大值和最小值和平均值再計算均勻性。

即沒有攙雜的二氧化矽,LPCVD製得,一般沉積在BPSG下面,以防止BPSG中的P元素滲透到Si表面,影響組件的特性。

表示機臺可以run貨的時間,包含run貨的時間及機臺lost時間,即除down機時間

真空系針對大氣而言,一特定空間內的部份氣體被排出,其壓力小於1大氣壓。

表示真空的單位相當多,在大氣的情況下,通稱為l大氣壓,也可表示為760torr或760mmHg或14.7psi。

真空技術中,將真空依壓力大小分為4個區域:

1.粗略真空(RoughVacuum):760~1torr

2.中度真空(MediumVacuum):1~10-3torr

3.高真空(HighVacuum):l0-3~10-7torr

4.超高真空(Ultra-HighVacuum):10-7torr以下

在不同真空,氣體流動的型式與熱導性等均有所差異,簡略而言,在粗略真空,氣體的流動稱為黏滯流(ViscousFlow)。其氣體分子間碰撞頻繁,且運動具有方向性;在高真空或超高真空範圍,氣體流動稱為分子流(MolecularFlow),其氣體分子間碰撞較少,且少於氣體與管壁碰撞的次數,氣體分子運動為隨意方向,不受抽氣方向影響。在熱導性方面,中度真空的壓力範圍其與壓力成正比關係﹒粗略真空與高真空區域,則無此關係。

凡能將特定空間內的氣體去除,以減低氣體分子數目,造成某種程度的真空狀態的機件,統稱為真空泵(VacuumPump)。

目前生產機臺所使用的真空泵,可分為抽氣式的有:旋片泵(ROTARYPUMP),洛茲泵(ROOTSPUMP),活塞泵(PISTONPUMP),擴散泵(DIFFUSIONPUMP)。及儲氣式的有:冷凍泵(CRYOPUMP),離子泵(IONPUMP)。

"黏度(Viscosity)"一詞專用於液體,意指當液體接受切應力時(指作用力方向與液體表面不垂直),液體就會產生形變,所以便定義"黏度"來表示示體產生形變程度的大小。

黏度是可以調整的,因為液體受切應力而形變是巨觀形為的表現,所以在液體完全相溶前提下,可以加入不同黏度的溶劑來調整黏度。

壓力小於1標準大氣壓的系統。真空系統(VacuumSystem)由以下部分組成:Pump、Valve、Pipe、Gauge、Chamber。

控制氣流開關和氣體流量的組件。Valve主要有以下種類:氣動閥(常開或常閉)、手動閥、電磁閥。

相是一種單一均勻的成分的狀態。氣相(VaporPhase)是一種單一均勻的成分的氣體狀態

氣相沉積(VaporPhaseDeposition),一種薄膜沉積的方法,在氣態下氣體反應產物或蒸發物澱積在基體表面的薄膜技術。氣相沉積可分為物理氣相沉積和化學氣相沉積。物理氣相沉積又分為蒸鍍和濺渡。化學氣相沉積又分為APCVD、LPCVD和PECVD。

250、VeryLargeScaleIntegration

超大規模集成電路

金屬與金屬之間的通道

VLFVerticalLaminarFlow垂直層流,在流體的流動狀態中,可分為層流(LaminarFlow)及紊流(TurbulentFlow)兩種。界定值。

一般流體流速較快者其流線(streamiline)分子易受幹擾,且雷諾數大易形成紊流,(雷諾數,慣性力/粘滯力)。

在無塵室晶片製造場所內,其氣流為穩定的層流,如此可將人員、機臺等所產生的微塵帶離。若為紊流,則微塵將滯流不去。因此在無塵室內機臺的布置及人員的動作都以

是一種材料缺陷,會影響材料的緻密性,從而影響強度。

矽晶圓材料(Wafer)是半導體晶圓廠(Fab)內用來生產矽晶片的材料,依面積大小而有三寸、四寸、五寸、六寸、八寸、十二寸(直徑)等規格之分。一根八寸矽晶棒重量約一百二十公斤,切割成一片片的八寸晶圓後,送至八寸晶圓廠內製造晶片電路(Die),這些晶片電路再經封裝測試等程序,便成為市面上一顆顆的IC。但因矽晶棒所切割出的晶圓片中,品質較好者,稱為生產晶圓(PrimeWafer),更高級者稱為磊晶圓(Epi-Wafer),上述晶圓幾乎都集中在矽晶圓棒的「中間」一段,頭、尾兩端所切割出的晶圓,出現瑕疵的比例較高,大多用做非生產用途,稱為測試晶圓(共有TestWafer或DummyWafer或MonitorWafer等不等名稱),一片測試晶圓的售價大約是生產晶圓的五成至六成。

矽片傳送系統(WaferTransferSystem)用以實現矽片傳送的系統。如矽片的進出爐系統、矽片在cassette與boat、cassette與chamber間的傳送系統等等。

WELL即井區(WELL/Tank)。在IC中的組件MOSFET(即金氧半場效電晶體),常作兩型(N及P)相接的方式,即CMOS技術。此時為區分這兩種不同型的MOSFET,就須先擴散兩個不同型的區域於IC中。此種區域即稱為WELL區。

溼式氧化(WetOxidation),一種熱氧化的方式,其反應機理為:

2H2+O2=2H2O

2H2O+Si=SiO2+2H2

溫度:875---1100℃

特點:生長速率快,但所生成SiO2的質量不好適用於Fieldoxide

功函數(WorkFunction):讓電子脫離金屬原子的臨界能量

如果一個能量為EF的金屬價電子要脫離金屬原子而成為自由電子,它至少獲得W-EF的能量,這個能量就是我們所說的功函數。

即合格率,合格的產品佔總產品的比例。

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