從書(shū)本到實(shí)踐問(wèn)題解析

1、半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)企業(yè)從書(shū)本到實(shí)踐問(wèn)題解析半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)因生產(chǎn)設(shè)備、工藝方法的不同使得要將理論上的設(shè)計(jì)能在生產(chǎn)上完全實(shí)現(xiàn)須將各工藝過(guò)程中理想條件的可實(shí)現(xiàn)性、工裝夾具及操作所造成的差異認(rèn)識(shí)清楚，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的細(xì)節(jié)加以控制和必要的修正，才能建立穩(wěn)定的生產(chǎn)線，獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。本文就硅器件生產(chǎn)中不同的工序常見(jiàn)的問(wèn)題作一些膚淺的分析。擴(kuò)散教科書(shū)上通常給出的擴(kuò)散要求有Xj、R、SiO2厚度等。為實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)，應(yīng)給定擴(kuò)散溫度、時(shí)間和氣體流量等工藝參數(shù)。為獲得工藝條件的重復(fù)性和避免片子翹曲，通常在較低的溫度下進(jìn)出片。設(shè)定升降溫速率，恒溫時(shí)間能使片子在規(guī)定的溫度曲線進(jìn)行擴(kuò)散。由于各臺(tái)擴(kuò)散爐的加熱功率、散熱條件不是

2、完美匹配，會(huì)造成升降溫偏離設(shè)定曲線。散熱過(guò)快、加熱功率相對(duì)不足的，升溫速率將偏慢；保溫性能好的，降溫速率將偏慢，出現(xiàn)當(dāng)前溫度超過(guò)設(shè)定溫度，超溫值達(dá)到報(bào)警溫差時(shí)就會(huì)報(bào)警，必須手動(dòng)消除報(bào)警。這些情況都能造成產(chǎn)品一致性變劣。有些設(shè)備的控制程序里支持當(dāng)升降溫速率偏離設(shè)定曲線時(shí)可給予一段等待時(shí)間，在給定的等待時(shí)間內(nèi)，溫度到了設(shè)定值，程序立即繼續(xù)往下運(yùn)行，等待時(shí)間走完了，不管溫度是否到設(shè)定值，程序自動(dòng)繼續(xù)往下運(yùn)行。所以設(shè)置合理的等待時(shí)間，可以彌補(bǔ)溫度偏離。為獲得一定厚度的SiO2，擴(kuò)散爐內(nèi)被通入水汽。多數(shù)擴(kuò)散系統(tǒng)是采用H2和O2合成獲得水汽。在H2氣進(jìn)爐之前的一段時(shí)間爐內(nèi)的狀態(tài)對(duì)擴(kuò)散濃度的影響是重要的，H

3、2氣之后的影響相對(duì)較弱。因?yàn)槟壳皟x器檢測(cè)SiO2厚度可以達(dá)到較高精度，所以當(dāng)氧化氣氛控制得相當(dāng)有把握時(shí)，可以將SiO2厚度作為擴(kuò)散系統(tǒng)是否運(yùn)行正常的參照。擴(kuò)散系統(tǒng)的氣路必須連接正確。H2氣不可以和O2氣從同一根管路進(jìn)入爐內(nèi)！H2氣應(yīng)從管路伸進(jìn)擴(kuò)散爐管內(nèi)一定長(zhǎng)度，O2氣直接進(jìn)管頸，N2氣可任意從其中一管進(jìn)入。當(dāng)N2氣和H2氣合用一氣路且通H2氣O2氣時(shí)不通N2氣，待H2氣被切斷后過(guò)一段時(shí)間又通N2氣，會(huì)將電磁閥至管頸之間的殘余H2氣吹進(jìn)爐，引起爆鳴。有些擴(kuò)散系統(tǒng)附有保護(hù)裝置以策安全。一類是欠O2氣保護(hù)：當(dāng)無(wú)O2氣時(shí)H2氣閥門(mén)打不開(kāi)。另一類是欠溫度保護(hù)：當(dāng)爐內(nèi)未達(dá)到H2氣燃燒溫度（此溫度值可以設(shè)置

4、）時(shí)H2氣閥門(mén)也打不開(kāi)。有保護(hù)裝置避免了H2氣意外進(jìn)爐，但也有弊端：每次爐管清洗必然要降溫，清洗完恢復(fù)使用時(shí)往往忘了按“復(fù)位”（RESET）按鈕，造成保護(hù)裝置未復(fù)位，清洗后做第一爐片子H2氣進(jìn)不去。并不是所有擴(kuò)散系統(tǒng)都有保護(hù)裝置且功能完好，為保安全，當(dāng)發(fā)生控制系統(tǒng)或整體停電時(shí)應(yīng)關(guān)閉H2氣手動(dòng)閥。系統(tǒng)恢復(fù)供電后應(yīng)檢查各部分條件都滿足要求時(shí)方可打開(kāi)H2氣閥門(mén)。常溫狀態(tài)的舟不可以推入高溫狀態(tài)的石英管（或碳化硅管），只能推入保溫狀態(tài)（700）的石英管（或碳化硅管600）。大的溫差將造成石英管（或碳化硅管）產(chǎn)生裂縫。POCl3因成本低，擴(kuò)散效果能基本滿足，至今仍廣泛使用。在爐管內(nèi)多余的POCl3易形成粘

5、稠液體，一方面對(duì)爐管造成沾污，一方面造成石英舟和石英管粘連，以至于拉不動(dòng)。為此磷預(yù)爐管的帽子是采用的特殊形狀，使大部分多余POCl3殘留在帽子里，只有少量殘留在石英管口。另外出舟時(shí)若拉不動(dòng)應(yīng)設(shè)法推動(dòng)石英舟，一旦推動(dòng)了，就易拉出，野蠻拉舟會(huì)折斷石英鉤。mÅØ孔±5°硅片在進(jìn)爐前必須清洗以除去表面沾污。所謂的RCA清洗有幾種版本：NH4OH+H2O2+H2OHF+H2OHCl+ H2O2+H2O，即1#，HF，2#；NH4OH+H2O2+H2OHCl+ H2O2+H2OHF+H2O，即1#，2#，HF；NH4OH+H2O2+H2OHF+H2O2，即1#，DH

6、F。其中1#和HF+H2O2對(duì)硅片表面有輕微腐蝕作用，能清除固體顆粒，但清除金屬離子作用不強(qiáng)；2#清除金屬離子作用強(qiáng)，但不能清除固體顆粒。硅片清洗的過(guò)程中，從化學(xué)溶液中取出硅片后應(yīng)先放入三級(jí)清洗槽內(nèi)沖洗，然后放入二級(jí)、一級(jí)清洗槽內(nèi)沖洗。從化學(xué)溶液中取出的硅片往往有殘液滴落，禁止滴入一級(jí)清洗槽內(nèi)。進(jìn)爐的、不進(jìn)爐的，只要是進(jìn)入甩干機(jī)的硅片都必須從一級(jí)清洗槽內(nèi)取出，沖洗不徹底的片子進(jìn)甩干機(jī)會(huì)將甩干機(jī)沾污！甩干機(jī)里發(fā)生粉碎性碎片時(shí)，應(yīng)報(bào)告。甩干機(jī)內(nèi)腔應(yīng)徹底清洗后方可繼續(xù)使用。Xj = 2 D·t·ln擴(kuò)散參數(shù)的檢測(cè)也是有講究的。 N表SiO2厚度可以精確檢測(cè)。 N襯R通常以四探針儀

7、測(cè)得。四探針儀的測(cè)試條件對(duì)測(cè)試結(jié)果是有影響的，通常R值較大的，以較小的電流測(cè)試，R值較小的，以較大的電流測(cè)試。針尖不可有氧化層，針的壓力應(yīng)恒定。上面的Xj表達(dá)式是分兩步進(jìn)行擴(kuò)散的情況下，且再擴(kuò)的擴(kuò)散長(zhǎng)度 Dt 遠(yuǎn)大于預(yù)擴(kuò)的擴(kuò)散長(zhǎng)度才較為準(zhǔn)確。簡(jiǎn)陋條件下的Xj測(cè)試需要有技術(shù)、耐心和對(duì)測(cè)試結(jié)果可信度的正確判斷。剖面的狀況、磨角的準(zhǔn)確性、染色是否恰到好處、顯微鏡的標(biāo)尺準(zhǔn)確性都直接影響測(cè)試結(jié)果。 A B如果這些沒(méi)有把握，憑運(yùn)氣顯然是不可取的。球磨法測(cè)結(jié)深：Xj = AB/2R，A為環(huán)中心線徑，B為環(huán)寬，R為球半徑。淺結(jié)器件在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的首批，生產(chǎn)線剛剛投產(chǎn)的首批須測(cè)結(jié)深，正常量產(chǎn)可不測(cè)。進(jìn)舟方式：直推、

8、軟著陸、懸臂。各自的優(yōu)缺點(diǎn)。離子注入離子注入以其劑量準(zhǔn)確、可在很大范圍內(nèi)調(diào)整劑量的優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。剛進(jìn)行工藝開(kāi)發(fā)時(shí)，注入劑量可以這樣的思路來(lái)確定：假定一個(gè)擴(kuò)散結(jié)深，將初步設(shè)定的劑量除以結(jié)深就得到這一層的平均摻雜濃度，根據(jù)這一濃度從半導(dǎo)體物理的有關(guān)圖表中查（P型N型分別查）出平均電阻率，再將此電阻率除以結(jié)深就得到R值。雖然雜質(zhì)分布不可能是均勻的，電阻率也不可能是均勻的，但R值同樣是一個(gè)最終等效值，在數(shù)量級(jí)方面不會(huì)錯(cuò)。在這兒未考慮擴(kuò)散推結(jié)時(shí)氧化層對(duì)雜質(zhì)的吸收或排斥及擴(kuò)散前原有雜質(zhì)的補(bǔ)償。離子注入對(duì)于R的估算實(shí)例：離子品種及注入劑量結(jié)深4m結(jié)深8mB+注入劑量4E14（8E14）平均濃度1E18平

9、均濃度5E17平均電阻率6E-2cm平均電阻率10E-2cmR150（95）R125P+注入劑量2E14平均濃度5E17平均濃度2.5E17平均電阻率3.6E-2cm平均電阻率5.2E-2cmR90R65P+注入劑量2E14結(jié)深6.7m結(jié)深10m平均濃度3E17平均濃度2E17平均電阻率4.7E-2cm平均電阻率5.8E-2cmR70R58必須指出，不同機(jī)臺(tái)以同一劑量注入、同一條件退火推結(jié)并不等于獲得同樣的R值，而是各不相同，有時(shí)差異很大。只要每臺(tái)機(jī)自身重復(fù)性好，認(rèn)準(zhǔn)它的注入劑量和R值的關(guān)系，就能達(dá)到生產(chǎn)受控的目的。用于檢測(cè)R的控片應(yīng)在做注入氧化時(shí)就帶入。離子注入機(jī)的生產(chǎn)能力可以下法估算。離子

10、掃描不會(huì)恰好與硅片重合，將掃描面積假定為硅片擴(kuò)大成的正方形，機(jī)器有一個(gè)工藝參數(shù)“束流”表示離子流產(chǎn)生的電流。在所設(shè)定的注入劑量、掃描面積、束流都已知時(shí)，實(shí)現(xiàn)注入的時(shí)間表達(dá)式：t = d·S·Q / I式中t為時(shí)間，d為注入劑量，S為掃描面積，Q為電子電量，I為束流。機(jī)器的束流可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為了生產(chǎn)效率，t越小越好，但太小了不易控制，且一致性變劣，通常每一片大約幾十秒至幾分鐘為宜。有的機(jī)臺(tái)是一片一片加工的，有的是一個(gè)底盤(pán)裝若干片，于是掃描面積和注入時(shí)間都變成若干片的總和。注入時(shí)間再加上上下片的時(shí)間，抽真空的時(shí)間，機(jī)械傳動(dòng)的附加時(shí)間，就得到一定數(shù)量硅片的加工周期。離子注入

11、機(jī)是不能常年累月不間斷工作的，應(yīng)定期保養(yǎng)、調(diào)整、更換易損件，確保加工精度。從理論上說(shuō)，同一臺(tái)離子注入機(jī)可以做過(guò)注磷后做注硼，因?yàn)殡x子選擇器的選擇能力是可靠的，不會(huì)造成交叉沾污，但實(shí)踐中還是發(fā)現(xiàn)做過(guò)注磷后做注硼束流可控性變劣，將有關(guān)部件清洗后恢復(fù)正常。所以不主張同一臺(tái)離子注入機(jī)既做注硼又做注磷，不得已而做時(shí)，應(yīng)清洗并嚴(yán)密監(jiān)控。光刻光刻的過(guò)程一般在教科書(shū)里都說(shuō)得較為詳細(xì)。片子從前工序傳遞到光刻要經(jīng)過(guò)工具夾持、檢驗(yàn)。若光刻加工面被異物觸碰、摩擦，會(huì)造成光刻膠粘附不牢，而且在顯影檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)不了，待腐蝕后發(fā)現(xiàn)為時(shí)已晚。真空吸筆、鑷子、顯微鏡的鏡頭和載物臺(tái)都會(huì)觸碰片子，不可避免接觸表面的，只能接觸邊緣部分

12、。此傳遞過(guò)程應(yīng)以嚴(yán)格的工藝紀(jì)律和良好的操作習(xí)慣來(lái)保證質(zhì)量。勻膠機(jī)的傳送帶、光刻機(jī)的機(jī)械手應(yīng)保持潔凈，排除內(nèi)部一切異物。有一種四頭勻膠機(jī)，工作時(shí)手工上下片，應(yīng)將剛勻膠的片子水平放置，以避免光刻膠尚具有流動(dòng)性時(shí)因重力作用造成膠膜厚度不一。光刻膠從包裝中取出加注到勻膠機(jī)儲(chǔ)罐的過(guò)程將產(chǎn)生氣泡，應(yīng)靜置一段時(shí)間再用。光刻膠膜厚度的選取并不是任意的。刻較細(xì)的線條，必須選取較薄的膠膜，不可想象欲刻2m的線條卻涂上1.5m厚的膠！但過(guò)于薄的膠膜針孔密度將較大。另外表面形貌起伏較大的產(chǎn)品（臺(tái)階較高、非拋光片）在滿足分辨率的前提下盡量用厚一點(diǎn)的膠膜，以防止局部覆蓋不完整。浪費(fèi)不浪費(fèi)是次要的，因?yàn)閯蚬饪棠z99%是甩離

13、硅片的，留1%到留2%對(duì)消耗量影響極小。給定粘稠度的光刻膠膜厚度同最高轉(zhuǎn)速的平方根成反比。勻膠機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的時(shí)間選擇原則是：膠膜厚度穩(wěn)定后延遲12秒。正膠的感光性能和負(fù)膠相反，分辨率更好，抗蝕性略差，成本略高。除此以外，本人對(duì)正膠知之甚少。光學(xué)光刻的曝光方式通常有接觸式、接近式、一次投影式、步進(jìn)投影式。因片子翹曲、光刻機(jī)平整度不好會(huì)造成接觸式和接近式曝光時(shí)片子和光刻版的間隙不一，圖形質(zhì)量變劣。對(duì)于負(fù)性光刻膠，使窗口變窄，嚴(yán)重時(shí)甚至消失！這個(gè)問(wèn)題在設(shè)備狀況和員工技能欠佳的生產(chǎn)線經(jīng)常發(fā)生，工藝人員應(yīng)能準(zhǔn)確地判斷問(wèn)題所在，對(duì)設(shè)備人員和操作人員提出要求，改善設(shè)備狀況，提高員工技能，使光刻質(zhì)量得以保證

14、。投影式光刻機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是片子和版不接觸，大大延長(zhǎng)光刻版的壽命，缺點(diǎn)是版上的圖形是以放幻燈的形式照上去的，性能合格的機(jī)臺(tái)不應(yīng)該有圖形失真或變形，很遺憾實(shí)際上不同的機(jī)臺(tái)會(huì)發(fā)生不同變形，偏幾個(gè)m對(duì)于劃片尚可接受，對(duì)于芯片內(nèi)的線條是絕對(duì)不能容忍的，這時(shí)根本無(wú)法對(duì)準(zhǔn)！只能安排同一臺(tái)機(jī)從前到后刻完所有版次，這樣必然影響生產(chǎn)能力。刻蝕也是容易出現(xiàn)問(wèn)題的。新鮮腐蝕液的組分是可以保證恒定的，在使用周期內(nèi)組分變化不可避免，腐蝕液的溫度可以控制在可接受的范圍內(nèi)，待刻的氧化膜、鋁膜厚度不能保證一致，要確保較厚的部分刻蝕到位，較薄的部分不可避免會(huì)過(guò)刻蝕。雖然可以擬定出刻蝕時(shí)間隨液體的使用壽命而遞增的規(guī)律，但仍應(yīng)要求員工具

15、有對(duì)是否刻蝕到位、過(guò)刻蝕程度的判斷力，對(duì)刻蝕條件允許作一些微調(diào)。SiO2+2NaOHNa2 SiO3+H2O; Si+4HNO3+6HFH2（SiF6）+4H2O+4NO2Si+2NaOH+H2ONa2 SiO3+2H2, SiH4+2O2SiO2+2H2OSiO2+6HFH2（SiF6）+2H2O2Al+6H3PO42Al（H2PO4）3+3H2磷酸二氫鋁溶于水2Al+2H3PO42AlPO4+3H2磷酸鋁白色沉淀2Cr+6Ce（SO4）2（HNO3環(huán)境）3Ce2（SO4）3+Cr2（SO4）3光刻工序下傳的片子經(jīng)常會(huì)被檢驗(yàn)出圖形有損傷、鉆蝕、染色和對(duì)準(zhǔn)偏差等現(xiàn)象，按檢驗(yàn)文件事先規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，

16、符合要求的當(dāng)然下傳下道工序，不符合要求的有的可以返工。判別是否返工是有講究的：有的情況返工后肯定能做好，有時(shí)不一定，有時(shí)返工后變得更糟；或返工雖然能搞好，但成本高于不返工所造成的損失；有時(shí)返工后圖形是好了，其他參數(shù)卻受到影響，總體質(zhì)量不是提高而是下降。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)綜合指標(biāo)權(quán)衡利弊來(lái)決定?，F(xiàn)代光刻技術(shù)所造成的缺陷密度是很低的，鏡檢只能查出尺寸較大的缺陷。大的缺陷數(shù)量較少，微小的缺陷不易被發(fā)現(xiàn)，但它們對(duì)產(chǎn)品合格率有重大影響。光刻的圖形缺陷對(duì)產(chǎn)品合格率的影響要看是何種缺陷、在哪一塊版上、在什么位置、影響哪一項(xiàng)參數(shù)。針孔的定義是應(yīng)該保留的膜被刻出小孔。針孔在各種情況的影響如下：位置作用被影響參數(shù)被影

17、響程度基區(qū)版基區(qū)的范圍外基區(qū)范圍外的“增壓點(diǎn)”輕微發(fā)射區(qū)版基區(qū)的范圍外不遠(yuǎn)處嚴(yán)重降低高阻區(qū)的電阻率，雖然僅僅個(gè)別點(diǎn)BVCBO、ICBO嚴(yán)重PNP類補(bǔ)磷版緊靠E區(qū)邊緣使局部基區(qū)變濃BVEBO、IEBO中等引線孔版B極鋁條越過(guò)E區(qū)的部分，或E極鋁條越過(guò)B區(qū)的部分；基極和發(fā)射極短路！BVEBO致命引線孔版位于EB結(jié)的邊緣EB結(jié)暴露受沾污BVEBO嚴(yán)重鋁反刻版鋁電極的面積減小忽略壓焊孔版暴露管芯忽略小島的定義是膜應(yīng)該被刻除的窗口有顆粒狀殘留。小島在各種情況的影響如下：位置作用被影響參數(shù)被影響程度基區(qū)版基區(qū)的范圍內(nèi)且在a）基極引線孔處或b）在E區(qū)基區(qū)注入或擴(kuò)散不能進(jìn)入該區(qū)a） CB穿通b） CE穿通致命

18、發(fā)射區(qū)版發(fā)射區(qū)的范圍內(nèi)且在發(fā)射極引線孔處發(fā)射區(qū)擴(kuò)散不能進(jìn)入該區(qū)BVEBO穿通致命PNP類補(bǔ)磷版補(bǔ)磷不能進(jìn)入該區(qū)理論上VBE變大忽略引線孔版減小了鋁硅接觸面積忽略鋁反刻版多保留了鋁膜連鋁則BVEBO穿通不連鋁影響外觀致命中等壓焊孔版多保留了保護(hù)層壓不上引線則致命不影響壓線則忽略CVDCVD工序用到各種特氣，應(yīng)了解這些氣體的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，確保安全生產(chǎn)。特氣柜的氣路大致如下圖： V1 EXIT V5 V2 N2 V3 V6 V4 接口 V7 氣瓶 圖中V1、V2為通往反應(yīng)室的分閥，V3為總閥，V4為減壓閥，V5為釋放閥，V6為沖洗閥，V7為瓶口閥。沖洗所用N2氣應(yīng)采用瓶裝氣，不主張用系統(tǒng)管道氣

19、，以防止特氣泄入管道系統(tǒng)，造成大面積污染。EXIT釋放管道應(yīng)位于符合要求的排風(fēng)管道內(nèi)。換氣時(shí)，執(zhí)行如下程序：1 關(guān)閉V1、V2、V3、V7，檢查V4顯示壓力應(yīng)小于沖洗用N2氣壓力；2 打開(kāi)V6，關(guān)閉V6；3 打開(kāi)V5，關(guān)閉V5；4 重復(fù)執(zhí)行第2步、第3步共5個(gè)回合以上；5 卸下接口，移走空瓶；6 取來(lái)滿瓶，將瓶口閥V7往關(guān)閉的方向緊一下，然后再松開(kāi)氣密堵頭；7 接好滿瓶，重復(fù)執(zhí)行第2步、第3步共3個(gè)回合以上；8 打開(kāi)V7，記錄換氣時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分），操作者姓名，V4顯示壓力；9 過(guò)24小時(shí)后，記錄保壓時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分），操作者姓名，V4顯示壓力；10 確認(rèn)V4顯示壓力在作業(yè)指導(dǎo)

20、書(shū)規(guī)定范圍內(nèi)，打開(kāi)V1、V2、V3，將各閥門(mén)掛上狀態(tài)標(biāo)識(shí)，恢復(fù)生產(chǎn)。離子注入的特氣系統(tǒng)是以抽真空來(lái)除去管道內(nèi)的余氣，手段不同，目的一樣。CVD系統(tǒng)一般是恒溫運(yùn)行，暫時(shí)停產(chǎn)也不降溫。因?yàn)樗姆磻?yīng)生成物是比較疏松的，若溫度變化使反應(yīng)生成物熱脹冷縮產(chǎn)生的大量粉塵將吸附在片子上，后果很糟糕。常壓CVD（APCVD）的控制稍微簡(jiǎn)單，容易遇到的問(wèn)題是SiH4出氣口會(huì)產(chǎn)生粉塵造成堵塞。低壓CVD（LPCVD）的工藝參數(shù)較多，有溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)壓力、氣體流量（含流量比）和片子在系統(tǒng)里的位置等，PECVD還有一個(gè)工藝參數(shù)射頻功率，可以說(shuō)是一個(gè)多維空間。CVD的氣體流量一般用質(zhì)量流量計(jì)（MCF）來(lái)控制，值得注

21、意的是MFC的讀數(shù)和實(shí)際流量可能是不一致的，也很難用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)來(lái)校正。CVD所形成的薄膜的厚度、組分、折射率和致密性都是要關(guān)心的參數(shù)。LPCVD既要抽真空，又要加溫度、通入氣體，兩端的氣密性很重要。當(dāng)冷卻水溫度偏高或流量不足時(shí)，會(huì)將密封圈烤壞。有些生產(chǎn)線是擴(kuò)散員工承擔(dān)CVD操作，容易出此事。LPCVD既然要抽真空，就用到真空泵系統(tǒng)。通常由一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片泵和一個(gè)羅茨增壓泵串聯(lián)構(gòu)成。為了減輕特氣對(duì)泵體的腐蝕，常加入一個(gè)小流量N2氣到泵腔，稱為“氣鎮(zhèn)”。使用氣鎮(zhèn)（Gas Ballast）的代價(jià)是犧牲了一些真空泵系統(tǒng)的極限真空度，權(quán)衡之下，還是可取的。LPCVD的真空泵系統(tǒng)要抽特氣及反應(yīng)生成物，它的泵油

22、更換周期比蒸發(fā)的真空泵系統(tǒng)短得多，若不及時(shí)更換，會(huì)造成過(guò)濾網(wǎng)堵塞、泵油粘稠呈漿糊狀，甚至泵運(yùn)轉(zhuǎn)不動(dòng)而燒毀。另一個(gè)注意事項(xiàng)就是當(dāng)爐管、載片舟清洗后初次使用時(shí)，泵系統(tǒng)吸入了大量水汽，工作狀態(tài)更為惡劣，應(yīng)當(dāng)盡力避免。機(jī)械泵/羅茨泵合成抽氣速率：S總=壓縮比·S機(jī)·S羅/（S機(jī)+S羅）金屬化實(shí)現(xiàn)金屬化的工藝手段有電子束蒸發(fā)、鎢絲（鎢舟）蒸發(fā)、濺射等。金屬材料的選擇原則：電阻率低、和襯底（硅）之間親和力好、制備工藝可實(shí)現(xiàn)、光刻工藝可實(shí)現(xiàn)、后續(xù)加工可實(shí)現(xiàn)（正面鍵合背面共晶焊接）、成本低。電阻率由低排序：銀銅金鋁鎳鉻釩鈦。和硅的親和力由好排序：釩鈦鉻鋁鎳金銀。成本由低排序：鋁銅鎳鉻銀釩鈦

23、金。制備工藝、光刻工藝可實(shí)現(xiàn)性：隨著技術(shù)進(jìn)步，都能實(shí)現(xiàn)。鋁不可用焊料焊接，鈦、鉻很難用焊料焊接，銀銅金可焊。根據(jù)這個(gè)原則，絕大多數(shù)器件正面金屬選鋁，背面金屬選金或釩鎳金、鈦鎳銀或鉻鎳銀，特殊器件正面選鈦銀，背面選鋁鉻鎳銀或鉻鎳錫銀。金屬化前的清洗和擴(kuò)散前的清洗有所不同，正面已有金屬層的片子不可下酸液。蒸發(fā)、濺射都具備真空系統(tǒng)，獲取高真空一般至少使用兩級(jí)泵：初抽均為旋片式機(jī)械泵，高真空泵有幾個(gè)品種，常用的是擴(kuò)散泵和冷泵。前者是靠油蒸汽帶走被抽氣體，后者靠降溫至-255260使被抽氣體凝為固體來(lái)獲得高真空。冷泵的潔凈度更好。若操作不當(dāng)都會(huì)造成系統(tǒng)失去抽氣能力。電子束蒸發(fā)系統(tǒng)在化料時(shí)應(yīng)以擋板遮擋化料

24、期間的蒸發(fā)物。擋板總是經(jīng)常清洗重復(fù)安裝，若安裝位置過(guò)高，會(huì)造成遮擋不住；位置過(guò)低，會(huì)遭到電子束轟擊而熔化，熔化物必然淀積到片子上，遇此情況必須除去蒸發(fā)物返工。金屬材料在蒸發(fā)時(shí)是以汽態(tài)沉積到片子表面的，不應(yīng)有大的顆粒。但在實(shí)際操作中偶爾有表面突起，這些突起物在正面影響光刻，背面影響劃片。下列情況易造成顆粒的產(chǎn)生：硅片清洗時(shí)顆粒清除不徹底，清洗后裝片至進(jìn)入真空室的過(guò)程中吸附了環(huán)境空氣中的浮塵，電子束功率過(guò)大或提升功率的速度過(guò)快，坩堝邊緣有異物殘?jiān)暨M(jìn)坩堝內(nèi)，金屬材料不純或有空洞。金屬材料中大的空洞的危害是嚴(yán)重的，它會(huì)造成金屬液滴濺射，擊碎片子造成報(bào)廢且污染真空室。肖特基類產(chǎn)品的金屬化工序是形成肖特

25、基勢(shì)壘結(jié)的關(guān)鍵所在，和PN結(jié)構(gòu)成的器件相比，有更嚴(yán)格的工藝要求，主要體現(xiàn)在：金屬化前表面處理潔凈，不可留有氧化物；所淀積的金屬純度要高，金屬化后傳遞至合金或光刻銜接應(yīng)緊湊。這幾步運(yùn)行不好，將使產(chǎn)品漏電流和通態(tài)壓降增大，合格率降低。多數(shù)主張由濺射形成肖特基勢(shì)壘結(jié)。真空室內(nèi)壁的清洗也是工作實(shí)踐中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的蒸發(fā)，內(nèi)壁、行星架和擋板上不可避免地沉積一層又一層的金屬膜，其中的間隙必然吸附很多氣體，影響真空度，也就影響了工作效率和金屬膜質(zhì)量。除去鋁膜較為容易，以NaOH溶液可以將鋁腐蝕得一干二凈而不銹鋼的其他附件不會(huì)受到影響。金膜一般可以撕下來(lái)回收利用。較難處理的是鋁鈦鎳銀，這兒給出一

26、份蒸發(fā)臺(tái)的附件清洗配方：HNO3：H3PO4：H2O：HF=15：15：15：1；腐蝕時(shí)間根據(jù)金屬層厚度而定。當(dāng)鋁比較多時(shí)，適當(dāng)增加H3PO4成分，附件能保不受腐蝕。濺射所依據(jù)的是在電場(chǎng)作用下氣體等離子體撞擊靶材，濺出的原子（團(tuán)）帶有能量，這種能量使濺射原子的表面遷移率增加，與蒸發(fā)相比，改善了臺(tái)階覆蓋。而且多數(shù)濺射系統(tǒng)具有反濺射功能，可以徹底清楚硅表面殘留的氧化物，使得歐姆接觸良好。金屬膜厚度的檢測(cè)有幾種方法。稱重法精確度高，檢測(cè)結(jié)果要經(jīng)過(guò)換算才能獲得，執(zhí)行稍有麻煩。四探針?lè)ㄒ蟊砻嫘蚊财秸绕浯蔚袚p傷。感應(yīng)渦流法能做到無(wú)接觸無(wú)損傷檢測(cè)，其精確度在多數(shù)情況下是可以接受的，但當(dāng)金屬膜下的材

27、質(zhì)導(dǎo)電性有異時(shí)，檢測(cè)結(jié)果會(huì)發(fā)生較大誤差或無(wú)法檢測(cè)。遇到這種情況就應(yīng)在加工時(shí)事先帶入可以準(zhǔn)確檢測(cè)的控片。晶體管的封裝晶體管芯片要經(jīng)過(guò)封裝后才能在線路上運(yùn)用。了解一些封裝過(guò)程以便了解產(chǎn)品的使用，并可科學(xué)地應(yīng)對(duì)客戶的反饋?，F(xiàn)代大量使用的封裝形式是塑封，主要外形從小到大有：SOT-23、TO-92、TO-92L、TO-252、TO-251、TO-126、TO-220、TO-3P。尺寸越大，環(huán)境額定的情況下耗散功率也越大，反之亦然。TO-126以上的外形允許加裝散熱片，在管殼額定的情況下耗散功率將遠(yuǎn)大于環(huán)境額定之值。外形和環(huán)境額定的耗散功率參考值如下表：外形SOT-23TO-92TO-92LTO-252

28、 TO-251 TO-126TO-220TO-3PTO-264耗散功率0.25W0.625W0.9W1.2W1.7W2.4W3.5W晶體管的功率特性是專門(mén)課題，有專題參考資料?？蛻粝劝褕A片分割成單個(gè)管芯，稱為鋸片。也有的客戶要求芯片制造廠鋸片。鋸片在絕大多數(shù)情況下對(duì)質(zhì)量是不構(gòu)成影響的。當(dāng)發(fā)生鋸?fù)?、崩邊?huì)使產(chǎn)品擊穿電壓變軟或近似直通。背面的顆粒突起在鋸片時(shí)會(huì)造成藍(lán)膜不能緊貼背面引起“黑水”泛濫，嚴(yán)重時(shí)打崩鋸片刀，客戶對(duì)此將很惱火。若未鋸到底靠手工裂片，會(huì)造成背面崩邊，對(duì)于背面有PN結(jié)的產(chǎn)品（如可控硅類），當(dāng)然參數(shù)變劣。若鋸過(guò)頭，會(huì)將膜撕開(kāi)，客戶也很惱火，嚴(yán)重時(shí)鋸片刀啃到底盤(pán)上則造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p失。

29、曾遇到過(guò)鋸片后hFE變大的案例，PNP擴(kuò)金的產(chǎn)品較為明顯，定性地說(shuō)，這是芯片內(nèi)部應(yīng)力釋放所造成，其定量的關(guān)系較難尋找。小尺寸的、背金的管芯通常是自動(dòng)裝片，共晶焊(不用焊料)；尺寸稍大、背銀的管芯通常用焊料；尺寸很大背銀的管芯通常是人工裝片。小尺寸的管芯通常打金線，近年來(lái)封裝廠為了降低成本廣泛使用銅線。打銅線則要求芯片的鋁層更厚一些。大尺寸的管芯通常打鋁線。曾見(jiàn)過(guò)國(guó)外的大功率產(chǎn)品是用扁形銅條作為內(nèi)引線，以便通過(guò)很大的電流。然后經(jīng)過(guò)塑封、固化、切筋。切筋會(huì)造成較大的機(jī)械應(yīng)力，TO-220的切入點(diǎn)靠管芯較近，應(yīng)力也大，會(huì)造成hFE變小，可控硅類產(chǎn)品則觸發(fā)電流變大，嚴(yán)重時(shí)造成管芯裂開(kāi)，當(dāng)然電參數(shù)也沒(méi)了

30、。一些封裝廠有較強(qiáng)的技術(shù)力量和較完善的手段，能對(duì)產(chǎn)品作全面地分析；也有的僅僅一知半解，遇到什么問(wèn)題就說(shuō)芯片不好。對(duì)客戶的反饋應(yīng)作實(shí)事求是地分析，誰(shuí)的問(wèn)題誰(shuí)承擔(dān)。容易發(fā)生的是客戶自行更改測(cè)試條件，然后認(rèn)為芯片參數(shù)不符合要求；也有將送樣的參數(shù)典型值作為供貨驗(yàn)收的指標(biāo)。文件的標(biāo)準(zhǔn)化描述作為一個(gè)產(chǎn)品工程師或工藝工程師，是經(jīng)常要起草技術(shù)文件的，文件對(duì)操作步驟、工藝條件的敘述應(yīng)正確、明了，不易產(chǎn)生誤解，對(duì)所用的名詞、術(shù)語(yǔ)應(yīng)符合國(guó)際慣例和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但具體的企業(yè)技術(shù)文件是針對(duì)具體的設(shè)備而制定的，為了直觀、貼切，有關(guān)名詞、術(shù)語(yǔ)依設(shè)備而定。下面舉例說(shuō)明文件如何描述更為妥當(dāng)。 否定詞重復(fù)不當(dāng)： 現(xiàn)在已不用這句話了裝

31、片完畢,應(yīng)目檢硅片是否平行,間距是否相等,千萬(wàn)不可錯(cuò)位,否則重新裝片。改為：裝片完畢，目檢硅片應(yīng)平行，間距應(yīng)相等，槽位應(yīng)正確，否則重新裝片。 “千萬(wàn)、無(wú)論如何”等詞帶有文學(xué)色彩，不要用在技術(shù)文件里。請(qǐng)比較下面的描述：檢查源瓶?jī)?nèi)源量不可少于五分之一，否則應(yīng)添加。別扭檢查源瓶?jī)?nèi)源量應(yīng)超過(guò)五分之一，否則應(yīng)添加。通順硅片清洗后應(yīng)在3h內(nèi)進(jìn)爐，否則重新清洗。通順硅片清洗后到進(jìn)爐不應(yīng)超過(guò)3h，否則重新清洗。別扭 口頭語(yǔ)用于文件：把“MANU/AUTO”轉(zhuǎn)換旋鈕打到“MANU”檔。改為：將“MANU/AUTO”轉(zhuǎn)換旋鈕設(shè)置為“MANU”狀態(tài)。 注意事項(xiàng)和操作過(guò)程的區(qū)別：注意事項(xiàng)條款中可寫(xiě)：檢查壓縮空氣壓力是

32、否大于2Kg/cm2，N2壓力是否大于1Kg/cm2，真空負(fù)壓是否大于45cmHg。操作過(guò)程條款中應(yīng)寫(xiě)：檢查壓縮空氣壓力應(yīng)大于2Kg/cm2，N2壓力應(yīng)大于1Kg/cm2，真空負(fù)壓應(yīng)大于45cmHg。 電源開(kāi)關(guān)的描述：打開(kāi)光刻機(jī)、勻膠機(jī)、顯影機(jī)電源，關(guān)掉真空泵電源。改為：接通光刻機(jī)、勻膠機(jī)、顯影機(jī)電源，切斷真空泵電源。 氣體閥門(mén)的描述：打開(kāi)N2閥門(mén)，調(diào)節(jié)減壓閥手柄，使出氣口壓力表指示為0.81.5 Kg/cm2。接通機(jī)械泵電源，關(guān)閉前道閥，打開(kāi)預(yù)真空閥對(duì)鐘罩抽真空，當(dāng)鐘罩內(nèi)壓力低于2×10-2mmHg時(shí)，關(guān)閉預(yù)真空閥，打開(kāi)前道閥，打開(kāi)高真空閥。對(duì)反應(yīng)室抽真空，當(dāng)反應(yīng)室壓力達(dá)到0.81

33、.5Torr時(shí)，打開(kāi)O2氣閥門(mén)，調(diào)節(jié)MFC控制旋鈕使流量顯示為5±1 SCCM。常見(jiàn)符號(hào)及其物理意義符號(hào)物理意義Torr毫米汞柱mmHgmmH2O毫米水柱cmHg厘米汞柱inHg英寸汞柱atm大氣壓Pa帕斯卡牛頓每平方米PSI = 0.454/2.542 Kg/cm2磅每平方英寸 Kg/cm2千克每平方厘米SCCM標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下立方厘米每分鐘SLM標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下升每分鐘RPM（轉(zhuǎn)速）圈每分鐘CFM（抽氣速率）立方英尺每分鐘作業(yè)指導(dǎo)書(shū)上所對(duì)應(yīng)的儀表用的什么單位，文中就用這個(gè)單位，如：A1A2爐氣壓是PSI和Kg/cm2，光刻機(jī)、顯影機(jī)上氣壓是Kg/cm2，真空是cmHg，CVD上排風(fēng)是KPa和

34、mmH2O，真空燒結(jié)爐和蒸發(fā)C機(jī)的真空度是Pa，而蒸發(fā)A機(jī)D機(jī)是Torr。未經(jīng)理論證明，不太靠譜的經(jīng)驗(yàn)公式：注入劑量是原來(lái)的X倍，那么R×X-0.55； hFE×X-1.5；BVEBO1.2（log2 X）V當(dāng)X=2時(shí)，R×0.68；hFE×0.35；BVEBO下降1.2 V。晶芯半導(dǎo)體有限公司作業(yè)指導(dǎo)書(shū)襯底擴(kuò)散工序編 號(hào)版本/狀態(tài)2006頁(yè) 數(shù)311801 目的1 1形成具有一定濃度結(jié)深的N型擴(kuò)散區(qū)。 2 注意事項(xiàng)21操作前請(qǐng)核對(duì)來(lái)片型號(hào)、批號(hào)、數(shù)量等與流程卡是否相符，確認(rèn)正常后方可操作。22操作時(shí)必須戴手套、口罩，裝卸片應(yīng)在層流操作臺(tái)上進(jìn)行。23排放

35、酸液時(shí)應(yīng)待其冷卻后，慢慢打開(kāi)射流閥門(mén)。24開(kāi)啟化劑瓶時(shí)，嚴(yán)禁將瓶口對(duì)著操作者或他人，所有化劑使用后應(yīng)擰緊瓶蓋存放。25硅片進(jìn)爐前請(qǐng)檢查推拉系統(tǒng)、程序設(shè)定、氣體流量、溫度設(shè)定等，確認(rèn)正常后方可進(jìn)爐。26硅片清洗后應(yīng)在4h內(nèi)進(jìn)爐，否則重新清洗。27通源時(shí)應(yīng)注意源溫是否正確、閥門(mén)是否打開(kāi)。28操作灼熱石英器皿時(shí)應(yīng)戴隔熱手套。29硅片應(yīng)確保在恒溫區(qū)內(nèi)。3 準(zhǔn)備工作31檢查儀表溫度顯示值。每次爐管清洗后應(yīng)重新調(diào)整恒溫區(qū)前、中、后三點(diǎn)溫度。必要時(shí)隨時(shí)檢測(cè)。32按各產(chǎn)品對(duì)溫度、時(shí)間、氣體的不同要求給控溫系統(tǒng)輸入程序。預(yù)淀積典型工藝曲線： 60' 5' 240280' 20'

36、100' 830 N2 O2 N2/O2/SOURCE N2 N2 100033配制40:1和10:1（H2O:HF）氫氟酸溶液待用。34按下表設(shè)定氣體N23500ml/minN2（SOURCE）550ml/minO2500ml/min4 預(yù)淀積操作步驟41 將硅片和P型控片（控片應(yīng)有編號(hào)）轉(zhuǎn)換至特氟隆片架上，套上手柄，戴上防酸手套。42 將裝有硅片的片架放入三氯乙烯中超聲15分鐘；將裝有硅片的片架再放入無(wú)水乙醇中超聲15分鐘以上；然后放入去離子水沖洗槽中沖洗15分鐘以上。擬 制審 核更改標(biāo)記數(shù)量更改單號(hào)簽名日 期批 準(zhǔn)第1頁(yè) 共3頁(yè)格式： 描校：晶芯半導(dǎo)體有限公司作業(yè)指導(dǎo)書(shū)襯底擴(kuò)散工

37、序編 號(hào)版本/狀態(tài)頁(yè) 數(shù)343 按如下比例配制清洗液：1#液：NH4OH：H2O2：H2O=1：2：5，隨配隨用，當(dāng)班一次有效；2#液：HCl：H2O2：H2O=1：1：6，隨配隨用，當(dāng)班一次有效。44將1#液加溫至80±5，將裝有硅片的片架放入煮10分鐘，然后提出放入去離子水沖洗槽中沖洗10分鐘。45將2#液加溫至80±5，將裝有硅片的片架放入煮15分鐘，然后提出放入去離子水沖洗槽中沖水10分鐘，再放進(jìn)1：40的氫氟酸水溶液中漂洗1分鐘。46將硅片片架浸入去離子水清洗槽中沖洗15分鐘。47將片架放入甩干機(jī)內(nèi)甩干。48在層流臺(tái)上，將片架置于平邊機(jī)上，將硅片主定位面打平，全朝上。49用潔凈鑷子將硅片按裝在石英舟上。410將裝好硅片的石英舟置于托架上，將石英管帽取下置于不銹鋼工作臺(tái)上。將托架放在爐口的承載器上。先用短石英棒將石英舟推至磷預(yù)淀積爐口。411用長(zhǎng)石英棒將石英舟以約60cm/min的速度推入恒溫區(qū)。412將長(zhǎng)石英棒取出放回套管內(nèi)。413蓋上石英管帽，關(guān)上下不銹鋼門(mén)，啟動(dòng)運(yùn)行程序，記錄進(jìn)爐時(shí)