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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5:00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
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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
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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《
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,5 ?离子注?。。入工艺
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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
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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
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
《。
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-li《ne、248nm】的KrF深》紫外线曝光设—备以及193nm的!A,rF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
【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【
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
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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(FEO】L,)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?(BEOL)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12《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
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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:。
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12英寸芯片!工厂设有《自动物料处理—系统(AM》HS)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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