半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)與發(fā)展前景

半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)與發(fā)展前景第一頁(yè)，共21頁(yè)。報(bào)告內(nèi)容

一、半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)二、集成電路圓片成品率的重要性三、影響成品率的因素四、總結(jié)第二頁(yè)，共21頁(yè)。芯片設(shè)計(jì)芯片制造測(cè)試封裝(一)半導(dǎo)體材料在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用硅片掩模光刻膠及附屬品化學(xué)試劑氣體濺射靶CMP磨料引線框架塑料成形襯底鍵合絲可彎曲襯底陶瓷封裝模塑樹(shù)脂管芯鍵合材料在半導(dǎo)體材料市場(chǎng)中，管芯制造材料通常占總額的60％以上，其中大部分來(lái)自硅片。如果將硅片及掩模這兩大類加在一起，又要占到管芯制造材料的60％。

管芯制造材料封裝材料一、半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)第三頁(yè)，共21頁(yè)。氮化硅/氧化膜氧化膜多晶硅沉積硅化鎢沉積TEOS沉積硼磷氧化膜金屬膜保護(hù)層沉淀勻光刻膠曝光顯影化學(xué)蝕刻等離子蝕刻離子注入光刻版硅片投入激光刻號(hào)硅片清洗去膠熱處理/電性能測(cè)試晶背研磨硅片測(cè)試成品產(chǎn)出成品測(cè)試硅片封裝WATCPSort(二)管芯制造材料集成電路芯片制造中的應(yīng)用第四頁(yè)，共21頁(yè)。芯片與集成電路第五頁(yè)，共21頁(yè)。

P+SubstrateN+BuriedLayerN+BuriedLayerN-WellN-WellP-WellPolyPolyN+N+N+N-N-P+P+P+M-1AlAlM-1M-1AlAlAlAlEBCNMOSPMOSBipolarTransistorN+PSGDSGDFieldOxideFieldOxideGateOxideGateOxideM-2M-2M-2M-3M-3M-3PassivationWW集成電路剖面結(jié)構(gòu)示意圖第六頁(yè)，共21頁(yè)。二、集成電路芯片成品率的重要性（一）客戶需求

１、客戶成本：成品率低意味著圓片上有較多的壞芯片，有效芯片減少，但是圓片的測(cè)試、減薄、劃片等后續(xù)工序的工作量并沒(méi)有減少，而且增加挑粒工序的工作量，所以成品率低，客戶的有效產(chǎn)出低，成本增加；２、芯片的可靠性問(wèn)題：成品率低意味著圓片在加工過(guò)程中有較多的缺陷，壞芯片周圍的所謂“好”芯片，可能存在同樣的缺陷，只是缺陷比較輕微，沒(méi)有測(cè)試出來(lái)，但是存在可靠性的問(wèn)題。所以，客戶通常提出要“無(wú)缺陷圓片”，或者拒絕接受成品率低于60或70%的圓片。

第七頁(yè)，共21頁(yè)。3、硅片有效利用面積：從客戶的角度，希望拿到有效利用面積比較大的圓片，這也是晶圓尺寸越來(lái)越大的原因之一。由右圖可以看出，硅片直徑越大，有效利用面積的百分比越大。圓片成品率越高，意味著可以充分利用圓片的有效利用面積，尤其對(duì)于小尺寸圓片，意義更為重大。硅片直徑與有效利用面積之間的關(guān)系（邊緣5mm區(qū)域?yàn)闊o(wú)效區(qū)域）第八頁(yè)，共21頁(yè)。（二）工藝技術(shù)需求1、單項(xiàng)工藝：工藝復(fù)雜，技術(shù)含量高，為保證產(chǎn)品的成品率，必須每道工序精確控制；2、工藝流程長(zhǎng)：從投片到產(chǎn)出經(jīng)過(guò)幾百道工序，經(jīng)歷幾個(gè)月的時(shí)間，只要有一道工序有問(wèn)題，則前功盡棄，除光刻工序外，其它幾乎無(wú)返工的機(jī)會(huì)，可見(jiàn)，成品率就顯得尤為重要。第九頁(yè)，共21頁(yè)。（三）成本需求1、投資大：設(shè)備基本是進(jìn)口；2、運(yùn)行成本高：動(dòng)力運(yùn)行成本，保證車間恒溫恒濕和高潔凈度的維護(hù)成本；3、材料成本：尤其是硅片成本。從以上客戶、工藝技術(shù)和成本需求分析可以看出，提高集成電路圓片成品率的意義特別重大，是集成電路制造企業(yè)最重要的質(zhì)量指標(biāo)。成品率除了與工藝技術(shù)和生產(chǎn)控制有關(guān)外，制造過(guò)程中使用的各種材料的質(zhì)量情況對(duì)成品率的提升有重要影響。第十頁(yè)，共21頁(yè)。（一）硅片的內(nèi)在質(zhì)量類別技術(shù)指標(biāo)類型影響因素晶體結(jié)構(gòu)(1)晶向利用晶體結(jié)構(gòu)和器件特性，不同工藝采用不同的晶向(2)晶向偏差影響器件特性(3)位錯(cuò)影響芯片的漏電、耐壓等可靠性指標(biāo)(4)層錯(cuò)化學(xué)成分(1)摻雜（P/N）不同工藝采用不同摻雜類型(2)電阻率摻雜濃度決定，但是均勻性特別重要(3)氧含量在制造過(guò)程中易引起晶體缺陷，從而影響器件的電流、電壓等特性，芯片的可靠性降低．(4)碳含量三、影響成品率的因素第十一頁(yè)，共21頁(yè)。（二）線條的影響1、光刻線條的影響因素：（1）光刻膠：

分辨率：圖形的分辨能力

DOF特性：光刻機(jī)焦距的容忍度

水份：產(chǎn)生表面缺陷，如：氣泡

固體含量：顯影效果

粘度：膠厚度及均勻性（2）顯影液：成分的穩(wěn)定正常線條輪廓不理想曝光不充分第十二頁(yè)，共21頁(yè)。PelliclesLensLensReticleUVLight光刻曝光技術(shù)（3）硅片

平整度/局部平整度/彎曲度/翹曲度：影響曝光均勻性．（4）光刻板：線條精度第十三頁(yè)，共21頁(yè)。2、蝕刻線條的影響（1）濕法蝕刻化學(xué)品的純度配比的精度：如BOE/PAE/PAD表面張力（2）干法蝕刻氣體的純度氣體成分的穩(wěn)定性濕法蝕刻示意圖第十四頁(yè)，共21頁(yè)。（三）顆粒的影響顆粒來(lái)源：（１）硅片（２）化學(xué)品（３）氣體（４）潔凈材料：如：無(wú)塵衣、口罩、手套等（５）用具：如：片舟、片盒、導(dǎo)片機(jī)、夾具等（６）車間環(huán)境：高效過(guò)濾器（７）人為因素：如：車間外帶入、人員的走動(dòng)、操作動(dòng)作等顆粒影響示意圖酸液或等離子如何進(jìn)入？勻膠前產(chǎn)生的顆粒顯影后產(chǎn)生的顆粒薄膜生長(zhǎng)前或生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的顆粒第十五頁(yè)，共21頁(yè)。（四）金屬離子

P型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價(jià)元素雜質(zhì)，多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子

N型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素雜質(zhì)，多數(shù)載流子是電子，少數(shù)載流子是空穴

金屬：自由電子所以，金屬在集成電路芯片制造中有非常嚴(yán)重的危害性，尤其嚴(yán)重的是Na+.主要來(lái)源：所有材料都有可能P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體PN結(jié)反向電壓第十六頁(yè)，共21頁(yè)。（五）靜電的影響半導(dǎo)體制造中靜電的危害可分為兩類：１、由靜電引力引起的浮游塵埃的吸附（塵埃顆粒危害性前面已述）２、由靜電放電引起的介質(zhì)擊穿集成電路芯片的集成度越來(lái)越高，導(dǎo)線間距越來(lái)越小，絕緣膜越來(lái)越薄，致使耐擊穿電壓也愈來(lái)愈低。

在生產(chǎn)流程中，生產(chǎn)過(guò)程、硅片運(yùn)輸、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)等過(guò)程中所產(chǎn)生的靜電電壓卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其擊穿電壓閾值，這就可能造成器件的擊穿或失效，降低電路的可靠性和圓片成品率。第十七頁(yè)，共21頁(yè)。靜電的來(lái)源：摩擦主要產(chǎn)生于：（１）人員的動(dòng)作：鞋與地板、衣服間的摩擦、操作動(dòng)作產(chǎn)生的摩擦等；（２）硅片與夾具、硅片與片舟、片舟與片盒，器具與工作臺(tái)、設(shè)備手臂移動(dòng)硅片等。車間的摩擦無(wú)所不在，無(wú)時(shí)不有，如果產(chǎn)生的靜電積累于硅片，對(duì)產(chǎn)品有致命的影響。所以，車間使用的材料和器具必須可以防靜電產(chǎn)生或者可以有效釋放靜電。第十八頁(yè)，共21頁(yè)。四、結(jié)論

（一）集成電路芯片制造具有投資大、技術(shù)復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)等特點(diǎn)，從客戶、工藝技術(shù)和成本的角度分析，提高產(chǎn)品的成品率尤其重要。（二）產(chǎn)品的可靠性和圓片成品率受硅片的缺陷、化學(xué)品材料的物理化學(xué)特性、特氣的純度、顆粒、金屬離子、靜電等方面因素的影響。（三）材料的供應(yīng)必要在以下幾方面質(zhì)量保證：１、硅片的物理尺寸、晶