半導(dǎo)體制程技術(shù)導(dǎo)論Chapter簡介課件

半導(dǎo)體制程技術(shù)導(dǎo)論Chapter簡介半導(dǎo)體制程技術(shù)導(dǎo)論Chapter簡介半導(dǎo)體制程技術(shù)導(dǎo)論Chapter簡介目標(biāo)定義極解釋良率的重要性描述無塵室的基本佈局圖.解釋無塵室協(xié)議規(guī)範(fàn)的重要性列出在積體電路製程的四種基本操作方式列出至少六種在積體電路生產(chǎn)廠房內(nèi)的製程區(qū)間名稱解釋晶片封裝的目的描述標(biāo)準(zhǔn)的打線接合製程與覆晶接合製程HongXiao,Ph.D.2目標(biāo)定義極解釋良率的重要性描述無塵室的基本佈局圖.解釋無塵室協(xié)議規(guī)範(fàn)的重要性列出在積體電路製程的四種基本操作方式列出至少六種在積體電路生產(chǎn)廠房內(nèi)的製程區(qū)間名稱解釋晶片封裝的目的描述標(biāo)準(zhǔn)的打線接合製程與覆晶接合製程HongXiao,Ph.D.2積體電路生產(chǎn)流程材料設(shè)計光罩積體電路生產(chǎn)廠房測試封裝最後測試加熱製程微影製程離子佈植與光阻剝除金屬化化學(xué)機械研磨介電質(zhì)沉積晶圓蝕刻與光阻剝除HongXiao,Ph.D.3生產(chǎn)廠房的成本生產(chǎn)廠房的成本非常高，八吋晶圓的生產(chǎn)廠房成本>$1B無塵室設(shè)備,每一項工具經(jīng)常>$1M材料,高純度,超高程度設(shè)施人員,訓(xùn)練和薪酬HongXiao,Ph.D.4晶圓良率HongXiao,Ph.D.5晶粒良率HongXiao,Ph.D.6封裝良率HongXiao,Ph.D.7整體的良率YT=YWYDYC

整體的良率可以決定一間生產(chǎn)工廠是賺錢還是賠錢HongXiao,Ph.D.8生產(chǎn)廠房為何賺(賠)錢成本:晶圓(8”):~$150/晶圓*處理:~$1200($2/晶圓/步驟,600步驟)封裝:~$5/晶片銷售:~200晶片/晶圓~$50/晶片(2000年的低階處理器)*晶圓成本,每片晶圓的晶片數(shù),以及晶片價格的變動,此處的數(shù)字是隨機一般獲得的資訊HongXiao,Ph.D.9生產(chǎn)工廠如何賺(賠)錢100%良率:150+1200+1000=$2350/晶圓50%良率:150+1200+500=$1850/晶圓0%良率:150+1200=$1350/晶圓100%良率:20050=$10,000/晶圓50%良率:10050=$5,000/晶圓0%良率:050=$0.00/晶圓100%良率:10000-2350=$7650/晶圓50%良率:5000-1850=$3150/wafer0%良率:0-1350=$1350/晶圓成本:銷售:獲利空間:HongXiao,Ph.D.10Question假如積體電路製造的每一道製程步驟的晶粒良率都是99%，而且共有600道製程步驟，試問整體的晶粒良率是多少?HongXiao,Ph.D.11解答相當(dāng)於99%自乘600次0.99600=0.0024=0.24%幾乎沒有良率可言!!HongXiao,Ph.D.12生產(chǎn)量可以生產(chǎn)的晶圓數(shù)量生產(chǎn)工廠:晶圓/月(典型值10,000)工具: 晶圓/小時(典型值60)高良率,高產(chǎn)量HongXiao,Ph.D.13缺陷與良率HongXiao,Ph.D.14良率和晶粒尺寸Y=28/32=87.5%Y=2/6=33.3%殺手缺陷HongXiao,Ph.D.15晶圓產(chǎn)品的解說晶粒HongXiao,Ph.D.16晶圓產(chǎn)品的解說切割道晶粒測試結(jié)構(gòu)HongXiao,Ph.D.17無塵室低粒子數(shù)的人造環(huán)境最初的無塵室是為了醫(yī)院手術(shù)房而建的粒子是良率的殺手

積體電路製造必須在無塵室中進行HongXiao,Ph.D.18無塵室最初的無塵室是為了醫(yī)院手術(shù)房而建的1950年之後半導(dǎo)體工業(yè)採用本項技術(shù)越小的圖形尺寸就需要純淨(jìng)度更高的無塵室粒子數(shù)越少，造價越高HongXiao,Ph.D.19無塵室等級等級10：每立方英尺內(nèi)其直徑大於0.5微米的微粒數(shù)目必須小於10顆等級1：每立方英尺內(nèi)其直徑大於0.5微米的微粒數(shù)目必須小於1顆0.18mm元件需要高於等級1以上的無塵室HongXiao,Ph.D.20無塵室等級0.1110100100010000100000Class100,000Class10,000Class1,000Class100Class10Class1粒子總數(shù)/立方英尺0.11.010以微米為單位的粒子尺寸ClassM-1HongXiao,Ph.D.21依聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E定義所制定之空氣含微粒子的潔凈等級表

等級粒子/立方英尺0.1mm0.2mm0.3mm0.5mm5mmM-19.82.120.8650.28

1357.531

10350753010

100

750300100

1000

1000710000

1000070HongXiao,Ph.D.22光罩上粒子污染效應(yīng)光罩上的粒子正光阻上的殘留物負光阻上的洞孔薄膜薄膜基片基片HongXiao,Ph.D.23粒子污染的效應(yīng)局部佈植的接面微粒離子束光阻屏蔽氧化層光阻中的摻雜物HongXiao,Ph.D.24無塵室結(jié)構(gòu)製程區(qū)設(shè)備區(qū)1000級設(shè)備區(qū)1000級孔狀框型高架地板回風(fēng)HEPA過濾網(wǎng)風(fēng)扇幫浦、電力供應(yīng)系統(tǒng)製程工具製程工具補充空氣補充空氣1級HongXiao,Ph.D.25最少化微粒環(huán)境等級1000的無塵室,較低的成本董事長會議室的安排方式,製程和設(shè)備之間無牆面阻隔在晶圓和製程工具的周圍環(huán)境較等級1佳製程工具間晶圓轉(zhuǎn)移自動化HongXiao,Ph.D.26最少化微粒環(huán)境的無塵室設(shè)備區(qū)1000級設(shè)備區(qū)1000級孔狀框型高架地板回風(fēng)HEPA過濾網(wǎng)風(fēng)扇幫浦、電力供應(yīng)系統(tǒng)製程工具補充空氣補充空氣製程工具HEPA過濾網(wǎng)<1級HongXiao,Ph.D.27更衣區(qū)無塵衣掛架長椅手套、髮套和鞋套架棄物箱刷洗/清潔位置儲物區(qū)手套架手套架入口往無塵室HongXiao,Ph.D.28積體電路製程流程圖微影技術(shù)薄膜成長、沉積，且(或)化學(xué)機械研磨蝕刻光阻剝除光阻剝除離子佈植快速高溫回火或擴散HongXiao,Ph.D.29半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠的平面圖製程區(qū)間更衣區(qū)走道設(shè)備區(qū)拉門服務(wù)區(qū)HongXiao,Ph.D.30半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠基本平面圖更衣區(qū)緊急出口服務(wù)區(qū)製程和度量工具HongXiao,Ph.D.31濕式製程乾燥蝕刻、光阻塗佈或清洗沖洗HongXiao,Ph.D.32中心帶區(qū)平帶區(qū)距離溫度加熱線圈石英管氣流晶圓水平爐管HongXiao,Ph.D.33垂直爐管製程反應(yīng)室晶圓塔狀承座加熱器HongXiao,Ph.D.34軌道步進機整合示意圖加熱平臺底層塗佈反應(yīng)室冷卻平臺冷卻平臺自旋塗佈站顯影站步進機晶圓移動方向晶圓HongXiao,Ph.D.35具備蝕刻和光阻剝除反應(yīng)室的群集工具轉(zhuǎn)換室光阻剝除反應(yīng)室裝載站蝕刻反應(yīng)室光阻剝除反應(yīng)室蝕刻反應(yīng)室卸載站機械手臂HongXiao,Ph.D.36具備介電質(zhì)化學(xué)氣相沉積(CVD)及回蝕刻反應(yīng)室的群集工具轉(zhuǎn)換室裝載站PECVD反應(yīng)室O3-TOES反應(yīng)室卸載站機械手臂Ar離子濺射室HongXiao,Ph.D.37具有氣相沉積(PVD)反應(yīng)室的群集工具轉(zhuǎn)換室裝載站Ti/TiN反應(yīng)室AlCu反應(yīng)室卸載站機械手臂AlCu反應(yīng)室Ti/TiN反應(yīng)室HongXiao,Ph.D.38乾進、乾出多研磨頭的化學(xué)機械研磨(CMP)系統(tǒng)晶圓裝載及等待位置CMP後段清潔位置清洗位置乾燥及晶圓卸載位置多研磨頭研磨機研磨襯墊清潔機臺研磨頭HongXiao,Ph.D.39製程區(qū)和設(shè)備區(qū)製程區(qū)設(shè)備區(qū)設(shè)備區(qū)製程工具電腦桌與度量工具桌服務(wù)區(qū)拉門晶圓裝載門HongXiao,Ph.D.40測試結(jié)果失效晶粒HongXiao,Ph.D.41晶片接合結(jié)構(gòu)矽晶片晶片背面金屬化焊接材料基片金屬化基片(金屬或陶瓷)微電子元件和電路融熔及凝固HongXiao,Ph.D.42打線接合製程金屬線形成融熔金屬球接合墊片接合墊片接合墊片緊壓使之連結(jié)接合墊片打線頭退返線夾HongXiao,Ph.D.43打線接合製程引線接合墊片接合墊片引線施壓及加熱使金屬線連結(jié)引線線夾閉合加熱以截斷金屬線HongXiao,Ph.D.44帶有接合墊片的積體電路晶片接合墊片HongXiao,Ph.D.45IC晶片封裝引線端晶片接合墊片HongXiao,Ph.D.46具有金屬凸塊的積體電路晶片凸塊HongXiao,Ph.D.47覆晶封裝晶片凸塊插座引線端HongXiao,Ph.D.48凸塊接觸晶片凸塊插座引線端HongXiao,Ph.D.49加熱和凸塊融熔晶片凸塊插座引線端HongXiao,Ph.D.50覆晶封裝技術(shù)晶片插座引線端HongXiao,Ph.D.51塑膠封裝的封膠空腔截面圖接合線IC晶片腳架Pins晶片接合金屬化頂部凹槽底部凹