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3.3 》 工艺?布,局
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:3.3.1、3【。.3.2 —集成电路芯片工艺十!分复:杂,复杂电路的工—艺,步骤可高《达500多步一般可!概分为前段工—艺及后?段工艺硅《。片下线后在其清洗】过后的表面上—通过氧?化或化学气相淀积的!方法形成各种—薄膜经由《光刻成型《与刻:蚀工艺?形成各类《图形采用离子—注入或扩《散方法掺杂》形成所需《。的电学特性》再通过溅射形成多】。重,导线如?此多次循环重复最】终形成电路图形
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1 清洗!。工艺
清!洗工艺主要用—。来去除金属杂—。质、有机物污染【。、微尘一《般情:况下使?用高纯?度的化学《品来:清洗高?纯度的去离》子纯水?来洗濯最后在高【纯度的气体》环境下高速脱水【甩干:或采:用高挥发性的有【机溶剂除湿干—化按:。照清洗方式的不同一!般,可分为湿法化—学,。法,、物理洗净法和干法!洗净法
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:。。2 ?氧化工艺
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氧化工艺由—硅的氧?化形:成,氧,。化层作为性能—良好的?绝缘材料《一般可分为》湿法氧化法和干法】氧化法;而常—见的氧?化,设备有水平式与【直立式炉管
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3 扩散工!艺
扩】散工艺是指》物,质(气、固》、液)?中的:原子:或分:子在高温《状态下因高温—激化作用由高浓度区!域移至?低浓度区《域
4 ! 化学气相淀积工艺!
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化学气相淀积】工艺利用气态的化学!材料在硅片》表面产生《化,学反应?并在硅片表面—上淀积形成一—层,固体薄?膜如二氧《化硅、各种硅玻璃】、多晶硅、氮化【。硅、钨与《硅化钨等因反应压】。力的不同《一般:。。可分为常压化学气相!淀积法、低压化学气!相淀积法(相关设备!有批量加工形式的炉!管也有单一硅—片加工形式的设备)!、亚大气《压,。化学气相淀积法、】等离子体增强—。。型化学气相淀积法】、高密度等离子体】增强型化学》气相淀积《法
【5 : 离子注入》工艺
离!子注:入工艺是通过将选定!的离子加速射入【硅片的?特定区域而改—变其电学特性—的一种工《艺一般可以》分为大电《流型、低能》型、中低电流型【、高:。能型
】。6 溅射工—艺
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溅射《工艺通?过靶:材来提供镀》。膜的金属材》料利用其重力作【用使靶材产生的【金属晶粒掉落—至,硅片表面从而—形成:金属薄膜
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7 【。 刻蚀工艺》
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刻蚀【工艺用于将形成在硅!片,表面的薄膜》。被全部?或依照特定图形部分!地去除至必》要的厚度一般—可以分?为湿法刻蚀和干法刻!蚀湿法刻蚀利用【。。液体酸液或溶剂将】不要的薄膜去除干法!刻蚀利用带电粒子以!及具:有高度活性化学的】中性原?子和自?由基:的等离子《体将不要的薄膜去除!
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8 光刻工艺
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光刻工艺是掩【膜板:上的图形在感光材】料光刻胶上成像【的过程流程一般【分为气相成底膜【、旋转涂胶、软烘】、,。对准和曝《光、曝光后烘焙、显!影、坚膜《。烘焙:等曝光设备一般又可!依波长之《不,同分为365nm】。的I-lin—。e、248nm的】KrF?深紫外线曝》光设备以及》1,93:nm的ArF深紫】外线曝光《设备和浸润》式,曝光设备工艺相关设!。备需放置在黄光的】区域:该区:域需要有独立的【回风对洁净》度亦:。有,较高的需求并装置去!离子器对温度、湿】度、抗微《。振性能有最高的【要求
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9 ? 化学机械研磨工】艺
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化》学机械?研磨工?艺是把芯片放在旋转!的研磨垫上施加一定!的压力?用,化学研磨液》进行研磨的》。平坦化过程以—完成多层《布线:所需的平坦度要求通!常应用在《8,。英寸及以上的芯【片加工工艺中—
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10 》。检测
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透过微分析技!术对材料以及工艺】品质做鉴定》和改善可概分为【在线检测《及,离线检测《
—11:。 硅片《验收测试
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《硅片:验收测?试是在工《艺流程结《束后对芯片做电【性测量用来》检,验各:段工艺?流程:。是否符?合标准
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12— , 中测
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中测》的目的是将》硅片中不良的芯片挑!选出:来通常包含电压、电!流,、时序和功能的【验证所?。用到的?设备有测试》。机、:探针:卡、探针台》以及测试机与探【针卡之间的接—口等
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3.?3.:3, 在芯片制造过】程中为了《降低:生产工序中发生的成!本必须设计出—最合理的设》备布局来《缩短搬运《的距离和时间提高】。设备的利用率一般】会根据由《工艺技术确》定工艺流《程
】 通过对工【艺流:程的步?骤,分析计算芯片—。在生产过程中—传,送各功能区域—的频:次,。如图1范《例工艺流程》与芯片传送频次参数!
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通过分】析频次的数》量为了减少硅片【。传送距离传送—频次较?高的区?域建议相邻》放置如?光刻区要靠近刻蚀区!刻蚀:区要靠?近去胶清洗区—等
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图1 工【艺流程与芯片传【送频次参数
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《 前段工《艺(:FEOL)包—括,硅片:下线浅?沟道隔离与有—源区的形成阱—区离子注《入栅极形成》源漏极形成硅化物形!成后段工艺(BE】OL)包括器件与金!属层间介电层形【成接触孔形成—多层金属层》。连接金属层间介【电层形成铝压点【保,护层形成硅片验收测!试等进入后段工艺的!硅片应避免》与前段?工,艺混用?设备以免金属离【子等污染前段工艺中!的硅片造成电—气性能异常》
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3.3【.4、3.3—.5 《集成电路芯片生产的!。布局:如图2所《示的演进《趋势
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图!2 集成电—路芯片产生的布局】。演进趋?。势
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—。 对于4英寸~6!英寸芯片生产—。由于通常采用片盒开!敞式生产操作区空】气中的尘埃》会直接影《响硅片电路的—电气:性能因此对于操作区!的净化要求较高为了!节省运行费》用保证净化要求【通常采用壁板将操作!区和低洁净度要求的!设备:区分:开
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随着【芯片加工尺》寸向8?英寸及12》英寸发?。展对:于线:宽,的要求也越》。。。来,越高大面积高洁净】度净化区的造价【和运行成本越发昂贵!因此:采用标准机械接口】加微环境的生产【方式成为8英寸及1!2英寸芯片》生产方式《的主流在这种方式中!硅片放置《在密闭的片》盒,中,在运输和加工—过程中不会受到外界!环境的污染因此【。操作区可以采用较】低的净化等级同时】8英寸及12英寸】的生产辅助》设备通常可以—。放置在生产区的【下技术夹层中以减】少在生产区》占用:的面:积,可以:提高净化区的面积利!用率扩大单位面积】的产能?因此在生产区中就】没有:。。采用隔墙《将操作区《和设备区隔》开同:时,可以提?。高设备布置的灵【活性
3!。.3.9 —由于:硅集成电路生产【对环境要求很高参观!人员:进,入生产?区参观?。会对环境及生产产】生不利的影》响同时进入洁净区换!鞋,、更衣等步骤耗【时较:多因此?通常会在洁净—生产区外设》置参观走道参—观走道通常布置【在厂房?的一侧?或环形布置
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3.3.【10 对于—早期的?8英寸?芯片工厂来》说大部分《硅片:传送、存储和分发是!通过人工操作完成的!目前多数8英寸和1!2英寸芯片》工厂设有自》。动物料?处理系?统(AMHS)【其优点在于有效【。利用洁净室》空,间,、有效地管》理生产中的》芯片、?有效地降低操作【。人员的负担近而【减少在传送硅—片时的失误》在,一些:12英寸生产工【厂运:输系统?。可延:伸到不同的生产区域!借助吊挂传输系【统(OHT)将【芯片直接传递到设备!端今后自动物料【处理系统中还要在】提高生产速》。度、缩短生产—周,期和:快速适应芯片制造环!境变化?等方面进行持续【改善在首次投片到】成熟生产期间—快速发展起来同【时,适应和满足芯—片,工,。厂的各种需求—
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在—计算自动物料—处理系?统时应考虑生产周】期、生产线成—品率、研发和生【产工艺?验证投片需求—、机械?。手臂的处理能力等】因素来决定储位数量!和载:送距离
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