半導(dǎo)體制程簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體製程簡(jiǎn)介部門

ASI/EOL

報(bào)告人SaintHuang半導(dǎo)體製造流程晶圓製造封裝晶圓針測(cè)測(cè)試Front-EndBack-End晶粒(Die)成品半導(dǎo)體製程分類I.晶圓製造II.晶圓處理III.晶圓針測(cè)IV.半導(dǎo)體構(gòu)裝V.半導(dǎo)體測(cè)試I.晶圓製造晶圓製造流程

單晶生長(zhǎng)多晶矽原料製造晶圓成形晶圓材料晶圓材料分類:元素半導(dǎo)體:矽,鍺化合物半導(dǎo)體:碳化矽(SiC),砷化鎵(GaAs)矽的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):存量豐富,無毒,穩(wěn)定之氧化鈍態(tài)層,製造成本低缺點(diǎn):電子流動(dòng)率低,間接能階之結(jié)構(gòu)多晶矽原料製造(西門子法)矽砂+碳(SiO2)低純度矽(冶金級(jí)矽,98%)氯矽化合物(SiHCl3….)SiHCl3多晶矽棒3-7cm塊狀矽塊(99.9…9%)高溫電弧爐還原無水氯化氫蒸餾純化氫氣還原及CVD法敲碎單晶生長(zhǎng)技術(shù)柴氏長(zhǎng)晶法:82.4%磊晶法:14.0%浮融帶長(zhǎng)晶法:3.3%其它:0.2%(1993年市場(chǎng)佔(zhàn)有率)長(zhǎng)晶程序(柴式長(zhǎng)晶法)矽金屬及摻雜質(zhì)的融化(Meltdown)頸部成長(zhǎng)(NeckGrowth)晶冠成長(zhǎng)(CrownGrowth)晶體成長(zhǎng)(BodyGrowth)尾部成長(zhǎng)(TailGrowth)晶體晶冠頸部尾部柴氏長(zhǎng)晶法示意圖充入鈍氣上拉旋轉(zhuǎn)加熱線圈坩堝晶種頸部晶冠晶體熔融矽單晶成長(zhǎng)流程圖抽真空測(cè)漏氣率(1hr)坩堝加熱融化多晶矽塊(7hrs)等待穩(wěn)定平衡(2hrs)頸部成長(zhǎng)(1hr)晶冠成長(zhǎng)(2hrs)晶體成長(zhǎng)(30hrs)尾部成長(zhǎng)(5hrs)冷卻(4hrs)晶柱後處理流程晶邊研磨長(zhǎng)晶外徑研磨與平邊切片晶圓研磨化學(xué)蝕刻拋光清洗檢驗(yàn)晶圓切片(Slicing)SinglecrystalrodWafer晶圓切片流程晶棒黏著切片晶圓清洗規(guī)格檢驗(yàn)內(nèi)徑切割機(jī)晶邊圓磨（Edgecontouring）目的防止晶圓邊緣碎裂防止熱應(yīng)力之集中增加光阻層在邊緣之平坦度方式輪磨化學(xué)蝕刻晶面抹磨輪磨示意圖晶圓真空吸盤鑽石砂輪晶面研磨(Lapping)去除鋸痕與破壞層平坦化(降低粗糙度)化學(xué)蝕刻(Etching)目的:去除加工應(yīng)力所造成之損傷層,以提供更潔淨(jìng)平滑表面蝕刻液種類酸系:氫氟酸,硝酸,醋酸混合鹼系:氫氧化鈉,氫氧化鉀以研磨劑中之NaOH,KOH,NH4OH腐蝕最表層,由機(jī)械磨擦進(jìn)行拋光邊緣拋光降低微粒附著增加機(jī)械強(qiáng)度表面拋光去除微缺陷平坦化晶圓晶圓拋光(Polishing)晶圓清潔(Cleaning)(一)SC-1(RCAstandardclean1)化學(xué)品:NH4OH,H2O2,H2O目的:清除微粒子SC-2(RCAstandardclean2)化學(xué)品:HCl,H2O2,H2O目的:清除金屬粒子晶圓清潔(Cleaning)(二)SPM(PiranhaClean)化學(xué)品:H2SO4,H2O2目的:清除有機(jī)物質(zhì)DHF(DiluteHFClean)化學(xué)品:HF,H2O目的:清除表層氧化物II.晶圓處理晶圓處理流程微影製程薄膜沉積蝕刻氧化反應(yīng)摻雜金屬化製程氧化反應(yīng)(Oxidation)目的:獲得SiO2層(如場(chǎng)氧化層)做為元件絕緣體材料方法:乾式氧化法

Si+O2SiO2濕式氧化法

Si+2H2OSiO2+2H2薄膜沉積(Deposition)物理氣相沉積(PVD)主要應(yīng)用範(fàn)圍:金屬材料化學(xué)氣相沉積(CVD)主要應(yīng)用範(fàn)圍:介電材料,導(dǎo)體材料,半導(dǎo)體材料物理氣相沉積--蒸鍍(Evaporation)A接真空系統(tǒng)蒸鍍室晶片與晶座蒸鍍?cè)篡釄寮訜嵛锢須庀喑练e--濺鍍(Sputtering)

晶片濺鍍?cè)凑姌O負(fù)電極電漿濺鍍機(jī)化學(xué)氣相沉積(a)氣體擴(kuò)散(b)反應(yīng)物被吸附(c)化學(xué)反應(yīng)與沉積(d)未參與物脫離(e)未參與物抽離主氣流介面邊界層微影製程(Photolithography)去水烘烤去除光阻光阻塗佈軟烤曝光曝光後烘烤顯影硬烤光阻光阻材料及作用樹脂:黏合劑感光材料:光活性強(qiáng)之化合物溶劑:使光阻以液體方式存在分類:正光阻:遇光溶於顯影劑負(fù)光阻:產(chǎn)生鏈結(jié),使結(jié)構(gòu)增強(qiáng),不溶於顯影劑光阻塗佈曝光接觸式曝光:解析度好,但光罩易被污染近接式曝光:光罩不被污染,但解析度降低投影式曝光:解析度佳,且光罩不被污染,目前工業(yè)所用光罩曝光概念圖晶座晶片光罩接觸式鏡子光源過濾器聚集鏡片光罩縮影鏡片晶片投影式蝕刻(Etching)目的:除去微影製程中沒被光阻覆蓋部份的薄膜蝕刻技術(shù):乾式蝕刻濕式蝕刻底材薄膜光阻摻雜(Doping)目的:增加導(dǎo)電性如N型半導(dǎo)體加入砷離子,P型半導(dǎo)體加入硼離子常用方法擴(kuò)散法離子植入法加速器離子植入機(jī)離子束晶片離子植入法示意圖IC製程簡(jiǎn)圖(一)晶圓二氧化矽(SiO2)光阻(Photoresist)氧化反應(yīng),薄膜沉積及光阻塗佈薄膜(Si3N4)晶圓光罩曝光(A)(B)IC製程簡(jiǎn)圖(二)晶圓晶圓二氧化矽已顯影光阻蝕刻去除光阻顯影離子植入晶圓參雜物薄膜晶圓(C)(D)(E)(F)IC製程簡(jiǎn)圖(三)金屬沉積微影製程金屬蝕刻去除光阻晶圓晶圓晶圓晶圓(G)(H)(I)(J)金屬層III.晶圓針測(cè)晶圓針測(cè)示意圖探針卡針測(cè)機(jī)晶圓針測(cè)流程圖晶圓生產(chǎn)Waferprocessing封裝Packaging晶圓針測(cè)CircuitProbing1晶圓針測(cè)CircuitProbing2雷射修補(bǔ)LaserRepairIV.半導(dǎo)體構(gòu)裝電能電能訊號(hào)訊號(hào)散熱散熱構(gòu)裝之目的電能傳遞訊號(hào)傳遞散熱結(jié)構(gòu)保護(hù)與支持構(gòu)裝的分類(一)依IC晶片數(shù)目：SCP(SingleChipPackages)MCM(Multi-chipChipMudule)依密封材質(zhì)：塑膠(PlasticPackages)陶瓷(CermicPackages)構(gòu)裝的分類(二)與電路板接合方式：引角插入型(Pin-Through-Hole)表面粘著型(SurfaceMountTechnology)依引腳分布型態(tài)：?jiǎn)芜呉_：交叉引腳式ZIP

雙邊引腳：雙列式DIP四邊引腳：四邊扁平構(gòu)裝QFP底部引腳：針格式PGBPGAQFPZIPDIP構(gòu)裝的名稱與應(yīng)用構(gòu)裝之演化及趨勢(shì)SK-DIPZIPDIPTSOPSSOPSOJSOPSh-DIPPGABGASTZIPQFPTQFP高密度模組

高功能

高引腳數(shù)薄型、小型、輕量化多晶片組合晶片型構(gòu)裝晶片切割(DieSaw)黏晶(DieBond)銲線(WireBond)塑膠構(gòu)裝打線接合製程(一)封膠(Mold)剪切(Trim)成形(Form)印字(Mark)塑膠構(gòu)裝打線接合製程(二)電路連線技術(shù)打線接合(WireBonding)捲帶自動(dòng)接合(TapeAutomatedBonding,TAB)覆晶接合(FlipChip,FC)打線接合技術(shù)導(dǎo)線架捲帶自動(dòng)接合技術(shù)捲帶之基本架構(gòu)傳動(dòng)孔外引腳孔內(nèi)引腳外引腳晶片高分子捲帶覆晶接合技術(shù)晶片基板銲錫凸塊各連線技術(shù)之應(yīng)用範(fàn)圍1101001,00010,000100,000連線技術(shù)晶片I/O數(shù)打線接合TABFlipChip25760016,000V.半導(dǎo)體測(cè)試半導(dǎo)體測(cè)試流程FT1封裝FT2BurnInMarkScan彎腳調(diào)整烘烤包裝電性抽測(cè)FT3電性抽測(cè)電性抽測(cè)半導(dǎo)體測(cè)試簡(jiǎn)介(一)FT1(FinalTest1):目的:找出封裝不良品內(nèi)容:簡(jiǎn)單電性測(cè)試(O/S),部份程式測(cè)試測(cè)試機(jī)Advantest5336半導(dǎo)體測(cè)試簡(jiǎn)介(二)炙燒(BurnIn):目的:使IC處於高溫(125度C),高電壓(1.5倍正常操作電壓)環(huán)境下,使?jié)撛谠械娜毕萏嵩顼@現(xiàn)WithBurn-InWithoutBurn-In工作時(shí)間(Hours)失敗率早夭期有效壽命期衰老期

浴缸曲線(BathtubCurve)半導(dǎo)體測(cè)試簡(jiǎn)介(三)炙燒方式:靜態(tài)炙燒:高電壓,高溫動(dòng)態(tài)炙燒:高電壓,高溫