《半导体IC制造流程》
晶圆处理制程之主要工作为在硅晶圆上制作电路与电子组件(如晶体管、电容体、逻辑闸等,为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程,以微处理器(Microprocessor为例,其所需处理步骤可达数百道,而其所需加工机台先进且昂贵,动辄数千万一台,其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘量(Particle均需控制的无尘室(Clean-Room,虽然详细的处理程序是随着产品种类与所使用的技术有关;不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗(Cleaning之后,接着进行氧化(Oxidation及沈积,最后进行微影、蚀刻及离子植入等反复步骤,以完成晶圆上电路的加工与制作。
二、晶圆针测制程
经过Wafer Fab之制程后,晶圆上即形成一格格的小格,我们称之为晶方或是晶粒(Die,在一般情形下,同一片晶圆上皆制作相同的芯片,但是也有可能在同一片晶圆上制作不同规格的产品;这些晶圆必须通过芯片允收测试,晶粒将会一一经过针测(Probe仪器以测试其电气特性,而不合 格的的晶粒将会被标上记号(Ink Dot,此程序即称之为晶圆针测制程(Wafer Probe。然后晶圆将依晶粒为单位分割成一粒粒独立的晶粒,接着晶粒将依其电气特性分类(Sort并分入不同的仓(Die Bank,而不合格的晶粒将于下一个制程中丢弃。
三、IC构装制程
IC构装制程(Packaging则是利用塑料或陶瓷包装晶粒与配线以成集成电路(Integrated Circuit;简称IC,此制程的目的是为了制造出所生产的电路的保护层,避免电路受到机械性刮伤或是高温破坏。最后整个集成电路的周围会向外拉出脚架(Pin,称之为打线,作为与外界电路板连接之用。
四、测试制程
半导体制造最后一个制程为测试,测试制程可分成初步测试与最终测试,其主要目的除了为保证顾客所要的货无缺点外,也将依规格划分IC的等级。在初步测试阶段,包装后的晶粒将会被置于各种环境下测试其电气特性,例如消耗功率、速度、电压容忍度...等。测试后的IC将会将会依其电气特性划分等级而置入不同的Bin中(此过程称之为Bin Splits,最后因应顾客之需
求规格,于相对应的Bin中取出部份IC做特殊的测试及烧机(Burn-In,此即为最终测试。最终测试的成品将被贴上规格卷标(Brand并加以包装而后交与顾客。未通过的测试的产品将被降级(Downgrading或丢弃。
《晶柱成长制程》
硅晶柱的长成,首先需要将纯度相当高的硅矿放入熔炉中,并加入预先设定好的金属物质,使产生出来的硅晶柱拥有要求的电性特质,接着需要将所有物质融化后再长成单晶的硅晶柱,以下将对所有晶柱长成制程做介绍。
长晶主要程序︰
融化(MeltDown无线充电ic
此过程是将置放于石英坩锅内的块状复晶硅加热制高于摄氏1420度的融化温度之上,此阶段中最重要的参数为坩锅的位置与热量的供应,若使用较大的功率来融化复晶硅,石英坩锅的寿命会降低,反之功率太低则融化的过程费时太久,影响整体的产能。
颈部成长(Neck Growth
密封杯
当硅融浆的温度稳定之后,将<1.0.0>方向的晶种渐渐注入液中,接着将晶种往上拉升,并使直径缩小到一定(约6mm,维持此直径并拉长10-20cm,以消除晶种内的排差(dislocation,此种零排差(dislocation-free的控制主要为将排差局限在颈部的成长。
晶冠成长(Crown Growth
长完颈部后,慢慢地降低拉速与温度,使颈部的直径逐渐增加到所需的大小。
晶体成长(Body Growth
利用拉速与温度变化的调整来迟维持固定的晶棒直径,所以坩锅必须不断的上升来维持固定的液面高度,于是由坩锅传到晶棒及液面的辐射热会逐渐增加,此辐射热源将致使固业界面的温度梯度逐渐变小,所以在晶棒成长阶段的拉速必须逐渐地降低,以避免晶棒扭曲的现象产生。 尾部成长(Tail Growth
当晶体成长到固定(需要的长度后,晶棒的直径必须逐渐地缩小,直到与液面分开,此乃避免因热应力造成排差与滑移面现象。
《晶柱切片后处理》
硅晶柱长成后,整个晶圆的制作才到了一半,接下必须将晶柱做裁切与检测,裁切掉头尾的晶棒将会进行外径研磨、切片等一连串的处理,最后才能成为一片片价值非凡的晶圆,以下将对晶柱的后处理制程做介绍。
切片(Slicing
电视机模具
长久以来经援切片都是采用内径锯,其锯片是一环状薄叶片,内径边缘镶有钻石颗粒,晶棒在切片前预先黏贴一石墨板,不仅有利于切片的夹持,更可以避免在最后切断阶段时锯片离开晶棒所造的破裂。
切片晶圆的厚度、弓形度(bow及挠屈度(warp等特性为制程管制要点。
影响晶圆质量的因素除了切割机台本身的稳定度与设计外,锯片的张力状况及钻石锐利度的保持都有很大的影响。
圆边(Edge Polishing
石墨柱
刚切好的晶圆,其边缘垂直于切割平面为锐利的直角,由于硅单晶硬脆的材料特性,此角极易崩裂,不但影响晶圆强度,更为制程中污染微粒的来源,且在后续的半导体制成中,未经处理的晶圆边缘也为影响光组与磊晶层之厚度,固须以计算机数值化机台自动修整切片晶圆的边缘形状与外径尺寸。电子表单系统
研磨(Lapping
研磨的目的在于除去切割或轮磨所造成的锯痕或表面破坏层,同时使晶圆表面达到可进行抛光处理的平坦度。
蚀刻(Etching
晶圆经前述加工制程后,表面因加工应力而形成一层损伤层(damaged layer,在抛光之前必须以化学蚀刻的方式予以去除,蚀刻液可分为酸性与碱性两种。
去疵(Gettering
利用喷砂法将晶圆上的瑕疵与缺陷感到下半层,以利往后的IC制程。
抛光(Polishing
晶圆的抛光,依制程可区分为边缘抛光与表面抛光两种
旋转连接器
边缘抛光(Edge Polishing
边缘抛光的主要目的在于降低微粒(particle附着于晶圆的可能性,并使晶圆具备较佳的机械强度,但需要的设备昂贵且技术层面较高,除非各户要求,否则不进行本制程。
表面抛光(Surface Polishing
表面抛光是晶圆加工处理的最后一道步骤,移除晶圆表面厚度约10-20微米,其目的在改善前述制程中遗留下的微缺陷,并取得局部平坦度的极佳化,以满足IC制程的要求。基本上本制程为化学-机械的反应机制,由研磨剂中的NaOH , KOH , NH4OH腐蚀晶圆的最表层,由机械摩擦作用提供腐蚀的动力来源。
《晶圆处理制程介绍》
基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗(Cleaning之后,送到热炉管(Furnace内,在
含氧的环境中,以加热氧化(Oxidation的方式在晶圆的表面形成一层厚约数百个的二氧化硅(SiO2层,紧接着厚约1000A到2000A的氮化硅(Si3N4层将以化学气相沈积(Chemical Vapor Deposition;CVP的方式沈积(Deposition在刚刚长成的二氧化硅上,然后整个晶圆将进行微影(Lithography的制程,先在晶圆上上一层光阻(Photoresist,再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻(Etching技术,将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去,留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源(Ion Source,对整片晶圆进行磷原子的植入(Ion Implantation,然后再把光阻剂去除(Photoresist Scrip。制程进行至此,我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线(Word Lines,依光罩所提供的设计图案,依次的在晶圆上建立完成,接着进行金属化制程(Metallization,制作金属导线,以便将各个晶体管与组件加以连接,而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测,以检验加工结果是否在规格内(Inspection and Measurement;如此重复步骤制作第一层、第二层...的电路部份,以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件;最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。
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