半导体IC清洗技术
半导体IC清洗技术
李仁
（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601）
摘要：介绍了半导体IC制程中存在的各种污染物类型及其对IC制程的影响和各种污染物的去除方法, 并对湿法和干法清洗的特点及去除效果进行了分析比较。
关键词：湿法清洗；RCA清洗；稀释化学法；IMEC清洗法；单晶片清洗；干法清洗
中图分类号：TN305.97 文献标识码：B 文章编号：1003-353X(2003)09-0044-04 1前言
半导体IC制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺（离子注入、扩散、外延生长及光刻）为基础逐渐发展起来，由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤如高温扩散、离子植入前等均需要进行湿法清洗或干法清洗工作。干、湿法清洗工作是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。
2污染物杂质的分类
IC制程中需要一些有机物和无机物参与完成，另外，制作过程总是在人的参与下在净化室中进行，这样就不可避免的产生各种环境对硅片污染的情况发生。根据污染物发生的情况，大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及氧化物。
2.1 颗粒
颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等。通常颗粒粘附在硅表面，影响下一工序几何特征的形成及电特性。根据颗粒与表面的粘附情况分析，其粘附力虽然表现出多样化，但主要是范德瓦尔斯吸引力，所以对颗粒的去除方法主要以物理或化学的方法对颗粒进行底切，逐渐减小颗粒与硅表面的接触面积，最终将其去除。
2.2 有机物
有机物杂质在IC制程中以多种形式存在，如人的皮肤油脂、净化室空气、机械油、硅树脂真空脂、光致抗蚀剂、清洗溶剂等。每种污染物对IC 制程都有不同程度的影响，通常在晶片表面形成有机物薄膜阻止清洗液到达晶片表面。因此有机物的去除常常在清洗工序的第一步进行。
2.3 金属污染物
IC电路制造过程中采用金属互连材料将各个独立的器件连接起来，首先采用光刻、蚀刻的方法在绝缘层上制作接触窗口，再利用蒸发、溅射或化学汽相沉积（CVD）形成金属互连膜，如Al-Si，Cu等，通过蚀刻产生互连线，然后对沉积介质层进行化学机械抛光（CMP）。这个过程对IC制程也是一个潜在的污染过程，在形成金属互连的同时，也产生各种金属污染。必须采取相应的措施去除金属污染物。
2.4 原生氧化物及化学氧化物
硅原子非常容易在含氧气及水的环境下氧化形成氧化层，称为原生氧化层。硅晶圆经过SC-1和SC-2溶液清洗后，由于双氧水的强氧化力，在晶圆表面上会生成一层化学氧化层。为了确保闸极氧化层的品质，此表面氧化层必须在晶圆清洗过后加以去除。另外，在IC制程中采用化学汽相沉积法（CVD）沉积的氮化硅、二氧化硅等氧化物也要在相应的清洗过程中有选择的去除。
3清洗方法分类
3.1 湿法清洗
湿法清洗采用液体化学溶剂和DI水氧化、蚀刻和溶解晶片表面污染物、有机物及金属离子污染。通常采用的湿法清洗有RCA清洗法、稀释化学法、 IMEC清洗法、单晶片清洗等。
3.1.1 RCA清洗法
最初，人们使用的清洗方法没有可依据的标准和系统化。1965年， RCA（美国无线电公司）研发了用于硅晶圆清洗的RCA清洗法，并将其应用于 RCA元件制作上。该清洗法成为以后多种前后道清洗工艺流程的基础，以后大多数工厂中使用的清洗工艺基本是基于最初的RCA清洗法。
典型的RCA清洗见表1。
RCA清洗法依靠溶剂、酸、表面活性剂和水，在不破坏晶圆表面特征的情况下通过喷射、净化、氧化、蚀刻和溶解晶片表面污染物、有机物及金属离子污染。在每次使用化学品后都要在超纯水（UPW）中彻底清洗。以下是常用清洗液及作用。
（1）Ammonium hydroxide/hydrogen per ox ide/DI water mixture (APM; NH4OH/H2O2/ H2O at 65～80℃).APM通常称为SC1清洗液，其配方为：NH4 OH:H2O2：H2O=1:1:5～1:2:7，以氧化和微蚀刻来底切和去除表面颗粒；也可去除轻微有机污染物及部分金属化污染物。但硅氧化和蚀刻的同时会发生表面粗糙。
（2）Hydrochloric acid/hydrogen peroxide/DI water mixture (HPM; HCI/ H2O2/ H2O at 65~80℃).HPM通常称为SC-2清洗液，其配方为：HCI:
H2O2:H2O=1:1:6～1:2:8，可溶解碱金属离子和铝、铁及镁之氢氧化物，另外盐酸中氯离子与残留金属离子发生络合反应形成易溶于水溶液的络合物，可从硅的底层去除金属污染物。
（3）Sulphuric acid（硫酸）/hydrogen peroxide（过氧化氢）/DI water（去离子水）混合物(SPM;H2SO4/ H2O2/ H2O at 100~130℃)。SPM通常称为SC3清洗液，硫酸与水的体积比是1:3，是典型用于去除有机污染物的清洗液。硫酸可以使有机物脱水而碳化，而双氧水可将碳化产物氧化成一氧化碳或二氧化碳气体。
（4）Hydrofluoric acid （氢氟酸）or diluted hydrofluoric acid（稀释氢氟酸）(HF or DHF at 20~25℃)蚀刻。其配方为：HF:H2O=1:2:10，主要用于从特殊区域去除氧化物、蚀刻硅二氧化物及硅氧化物，减少表面金属。稀释氢氟酸水溶液被用以去除原生氧化层及SC1和SC2溶液清洗后双氧水在晶圆表面上氧化生成的一层化学氧化层，在去除氧化层的同时，还在硅晶圆表面形成硅氢键，而呈现疏水性表面。
（5）Ultrapure water（UPW）通常叫作DI水，UPW采用臭氧化的水稀释化学品以及化学清洗后晶片的冲洗液。
RCA清洗附加兆声能量后，可减少化学品及DI 水的消耗量，缩短晶片在清洗液中的浸蚀时间，减轻湿法清洗的各向同性对积体电路特征的影响，增加清洗液使用寿命。
3.1.2 稀释化学法
在RCA清洗的基础上,对SC1、SC2混合物采用稀释化学法可以大量节约化学品及
DI水的消耗量。并且SC2混合物中的H
2O
2
可以完全去掉。稀释APM SC2混合物
（1:1:50）可以有效地从晶片表面去除颗粒和碳氢化合物。强烈稀释HPM混合物（1:1:60）和稀释HCl（1:100）在清除金属时可以象标准SC2液体一样有效。采用稀释HCl溶液的另外一个优点是，在低HCl浓度下颗粒不会沉淀。因为pH 值在2～2.5范围内硅与硅氧化物是等电位的，pH值高于该点，硅片表面带有网状负电荷；低于该点，硅片表面带有网状正电荷。这样在PH值高于2～2.5时，溶液中的颗粒与硅表面带有相同的电荷，颗粒与硅表面之间形成静电屏蔽，硅片在溶液中浸蚀期间这种屏蔽可以阻止颗粒从溶液中沉积到硅表面上。但在pH值低于2时，硅片表面带正电荷，而颗粒带负电荷，这样一来就不会产生屏蔽效果，导致硅片在溶液中浸蚀时颗粒沉积到硅表面。有效控制HCL浓度可以阻止溶液中颗粒沉积到硅表面。
采用稀释RCA清洗法可使全部化学品消耗量减少于86%。稀释SC1,SC2溶液及HF 补充兆声搅动后,可降低槽中溶液使用温度，并优化了各种清洗步骤的时间，这样导致槽中溶液寿命加长，使化学品消耗量减少80～90%。实验证明采用热的UPW
代替凉的UPW可使UPW消耗量减少75～80%。此外，多种稀释化学液由于低流速/或清洗时间的要求可大大节约冲洗用水。
3.1.3 IMEC清洗法
在湿法清洗中，为了减少化学品和DI水的消耗量，常采用IMEC清洗法，IMEC 清洗法过程如表2。
第一步，去除有机污染物，生成一薄层化学氧化物以便有效去除颗粒。通常采用硫酸混合物，但出于环保方面的考虑而采用臭氧化的DI水，既减少了化学品和DI水的消耗量又避免了硫酸浴后较困难的冲洗步骤。用臭氧化的DI水完全彻底去除 HMDS（六甲基二硅胺烷）比较困难，因为在室温下，臭氧可在溶液中高浓度溶解，但反应速度较慢，导致HDMS不能完全去除；较高温度下，反应速度加快，但臭氧的溶解浓度较低，同样影响HMDS的清除效果。因此为了较好的去除有机物，必须使温度、浓度参数达到最优化。
第二步，去除氧化层，同时去除颗粒和金属氧化物。Cu，Ag等金属离子存在于HF溶液时会沉积到Si表面。其沉积过程是一个电化学过程，在光照条件下，铜的表面沉积速度加快。通常采用HF/HCL混合物在去除氧化层和颗粒的同时抑制金属离子的沉积。添加氯化物可抑制光照的影响，但少量的氯化物离子由于在Cu 2+/Cu+反应中的催化作用增加了Cu的沉积，而大量的氯化物离子添加后形成可溶性的高亚铜氯化物合成体抑制铜离子沉积。优化的HF/HCL混合物可有效预防溶液中金属外镀，增长溶液使用时间。
第三步，在硅表面产生亲水性，以保证干燥时不产生干燥斑点或水印。通常采用稀释HCL/O3 混合物，在低pH值下使硅表面产生亲水性，同时避免再发生金属污染，并且在最后冲洗过程中增加 HNO3的浓度可减少Ca表面污染。
IMEC清洗法与RCA清洗法的比较见表3。
从表中可以看出IMEC清洗法可达到很低的金属污染，并以其低化学品消耗及无印迹的优势获得较好的成本效率。
3.1.4 单晶片清洗
大直径晶片的清洗采用上述方法不好保证其清洗过程的完成，通常采用单晶片清洗法，如下图所示，其清洗过程是在室温下重复利用DI-O 3/DHF清洗液，臭氧化的DI水（DI-O3 ）产生氧化硅，稀释的HF蚀刻氧化硅，同时清除颗粒和金属污染物。根据蚀刻和氧化的要求采用较短的喷淋时间就可获得好的清洗效果，不会发生交叉污染。最后冲洗不是采用DI水就是采用臭氧化DI水。为了避免水渍，采用浓缩大量氮气的异丙基乙醇（IPA）进行干燥处理。单晶片清洗具有或者比改良的RCA清洗更好的清洗效果，清洗过程中通过采用DI水及HF的再循环利用，降低化学品的消耗量，提高晶片成本效益。
3.2 干法清洗
干法清洗采用气相化学法去除晶片表面污染物。气相化学法主要有热氧化法和等离子清洗法等，清洗过程就是将热化学气体或等离子态反应气体导入反应室，反应气体与晶片表面发生化学反应生成易挥发性反应产物被真空抽去。各种污染物的去除措施分别列于表4。在CI包容环境中退火是一种典型的热氧化过程，在氧化炉中进行，氩（Ar）溅射通常在溅射淀积前现场进行。
等离子清洗采用激光、微波、热电离等措施将无机气体激发到等离子态活性粒子，活性粒子与表面分子反应生成产物分子，产物分子进一步解析形成气相残余物脱离表面。
干法清洗的优点在于清洗后无废液，可有选择性的进行局部处理。另外，干法清洗蚀刻的各向异性有利于细线条和几何特征的形成。但气相化学法无法有选择性的只与表面金属污染物反应，都不可避免的与硅表面发生反应。各种挥发性金属混合物蒸发压力不同，在低温下各种金属挥发性不同，所以在一定的温度、时间条件下，不能将所有金属污染物完全去除，因此干法清洗不能完全取代湿法清洗。实验表明，气相化学法可按要求的标准减少的金属化污染物有铁、铜、铝、锌、镍等，另外，钙在低温下采用基于CL离子的化学法也可有效挥发。工艺过程中通常采用干、湿法相结合的清洗方式。
4总结
半导体IC清洗是IC制程中重复次数最多的工序，清洗效果的好坏较大程度的影响芯片制程及积体电路特性等质量问题。清洗液使用的各种化学品处理不当就会严重污染环境，清洗次数繁多消耗大量的化学品和DI水。稀释化学法、IMEC清洗法、干法清洗及干湿结合的清洗方法等，可以减少或完全取代部分化学品的消耗，减少DI水消耗量。面对刻线更细、集成度更高的IC制程，人们还在研究更有效的清洗方案，如兆声能量在清洗液中的有效匹配对亚微细颗粒的去除能力等。在更高精度的IC制程中半导体IC清洗将会面对更大的挑战。
SEMI-S2半导体制程设备安全准则
SEMI S2半导体制程设备安全准则 2003年9月29日 Content: 1. 目的；2. 范围；3. 注意事项；4. 参考标准；5. 术语；6. 安全理念；7. 一般准则；8. 评估过程；9. 提供给使用者的文件；10. 危险性警告标志； 11. 安全连锁装置；12. 紧急停机；13. 电气安全；14. 消防安全；15. 化学物质加热槽； 16. 人体工学；17. 危险能量隔离；18. 机械设计安全；19. 地震保护；20. 自动机械设备；21. 环境因素；22. 排气；23. 化学品安全；24. 游离辐射安全；25. 非游离辐射安全； 26. 激光安全；27. 噪音 1. 目的(PURPOSE) 为半导体制程设备提供一套实用的环保、安全和卫生准则。 2. 范围(SCOPE) 适用于所有用于芯片制造、量测、组装和测试的设备。 3. 注意事项(LIMITATIONS) 3.1 不可作为检验是否符合本地法规要求的依据； 3.2 没有提供非常详细的半导体制程设备ESH准则； 3.3 参考了众多的国际性法规、标准等。但只是被引用的条文适用于此标准，并不是被引用的标准或法规等所有条文都适用。 4. 参考标准(REFERENCED STANDARDS) 4.1 SEMI Standards 4.2 ANSI Standards (Radio Frequency) 4.3 CEN/CENELEC Standards (Explosion)
4.4 IEC Standards (Electrical) 4.5 ISO Standards (Robot manipulation) 4.6 NFPA Standards 4.7 ACGIH (Industrial Ventilation Manual) 5. 术语(TERMINOLOGIES) 5.1不可燃物质（Non-combustible material）：在一般条件（anticipated conditions）下，受热或在火焰中不可燃烧，也不支持燃烧或遇热不可释放出易燃蒸汽之物质。典型不可燃物质有金属、陶瓷、石英等。 5.2 可燃物质(Combustible material)：具有火焰传播能力或不满足上述“不可燃物质”定义之物质。 5.3 易燃气体(Flammable gas)：在101.3KPa和20℃下，可以和空气形成可被点燃的混合物的气体。 5.4 自燃物质(Pyrophoric material)：54.4℃以下在空气中可以自燃的化学品。 5.5 易燃液体(Flammable liquid)：闪点小于37.8℃ （100F）之液体。 5.6 游离辐射(Ionizing radiation)：α、β、γ粒子，X射线，中子，高速离子，高速质子等所有在人体器官内可产生离子之粒子或射线。 5.7 非游离辐射(Non-ionizing radiation)：电磁波长在100nm以上者，包括普通电频、微波、红外线、紫外线及可见光等。 5.8 质量平衡(Mass balance)：输入与输出的质量流率定性(或定量)平衡。 5.9 灾祸(Mishap)：对人体造成死亡、伤害、职业病或对设备、财产、环境造成损失的未预计的或一系列的事件(events)。 5.10 职业曝露浓度极限(Occupational exposure limits, OELs)：以一天工作8小时为计算
2018年半导体清洗设备行业分析报告
2018年半导体清洗设备行业分析报告 2018年5月
目录 一、半导体清洗工艺重要且复杂，贯穿半导体产业始终 (4) 1、清洗工艺重要且步骤繁多，全球市场规模迅速扩大 (4) 2、湿法干法清洗工艺相互补充，设备多样化 (7) 3、多工艺节点并存，清洗设备要求渐高 (15) 二、迪恩士：清洗设备技术引领者与市场增长点最先受益者 (19) 1、多行业龙头，引领最先进的清洗设备市场 (19) 2、工艺节点收缩形成清洗设备新增长点，技术引领者最先受益于市场蓝海 (25) 三、国内清洗设备需求旺盛，国产设备有望异军突起 (29) 1、中国越来越成为半导体的重要主场，清洗设备需求旺盛 (29) 2、国产清洗设备正布局，有望异军突起 (31) （1）盛美半导体 (32) （2）北方华创 (34) （3）至纯科技 (36)
半导体清洗工艺重要且复杂，贯穿半导体产业始终。半导体清洗工艺贯穿半导体产业始终，步骤占总生产流程的30%以上，对于提升成品良率有着至关重要的作用。根据SEMI 数据，2017 年全球半导体清洗设备市场空间为32.3 亿美元，预计2020 年达到37 亿美元。半导体清洗工艺主要有湿法和干法两种，两种工艺相互补充，形成目前半导体工艺的基本工艺，并由此发展出多样化的设备，主要包括单晶圆清洗设备、自动清洗台、洗刷机等。其中，随着工艺节点的缩小，清洗要求渐高，单晶圆清洗设备将是未来清洗设备的主流。 迪恩士：清洗设备技术引领者与市场增长点最先受益者。迪恩士是全球清洗设备的龙头，立足日本、面向全球提供半导体清洗设备，在单晶圆清洗设备、自动清洗台、洗刷机三个最主要的清洗设备领域均占据世界首位的市场份额，是清洗设备技术的引领者。工艺节点不断收缩促使半导体商不断扩展最新技术的产线，从而带来对于先进清洗设备的不断需求，形成强有力的增长点。从迪恩士近两年的收入结构来看，迪恩士作为技术引领者直接受益于此新增长点。 国内清洗设备需求旺盛，国产设备有望异军突起。随着半导体产业向中国大陆的转移，中国大陆有着强劲的半导体设备需求，经过测算，国内未来五年的清洗设备市场空间达到400 亿元以上，其中单晶圆清洗设备市场空间为278 亿元。国内半导体设备企业如盛美半导体、北方华创已经在清洗设备上有所积累，另外高纯系统龙头至纯科技也有所布局，有望乘行业红利之舟，行创新赶超之道，迎来加速成长。
半导体制程安全
半導體製程安全期末考試題 選擇題（答案可選0） 1. 半導體安全衛生環保應注意 預防危害因子暴露 加強化學性生命週期 管理 了解製程排氣特性 降低能源的使用 以上皆是 2. 下列何者不是世界半導體產業協會在安全衛生環保上未來幾年內的主要 重點？ 全氟化物排放減量 8吋晶圓製程危害 節水 節能 化學品安全管理 3. 新竹科學園區積體電路製造業職業千人率（不含交通事故）近4年來約為 全國製造業的 1倍 4/5倍 3/5倍 1/3倍 1/6倍 4. 有關半導體元件封裝製程下列何者為非？ Kr-85常用為封裝測漏之放射 源 Kr-85可放出 射線屬游離輻射 測試室內需保存正壓 Kr-85之填充之人員須著鉛衣 Kr-85操作室之排風管口高度應儘可能高於鄰近之建物 5. 當何種器官或系統受到傷害時，丙酮脢就被會釋放到血液中？ 腎 肝 造血系統 內分泌系統 消化系統 6. 有關無塵室工作人員移動對工作檯附近污染源流場之影響，下列何者為 非？ 人員為無塵室動態污染源之一 通常描述流體運動有Lagrangian 和Eulerian兩種參考座標系統 人員可為動態污染源之一 人員接近工作平台，停止移動一段時間後會造成污染物擴散至工作平台 描述流體的雷諾數其值愈高，流體愈接近層流狀態 7. 毒性氣體HCl的PEL是5 ppm，一般用來測試其30秒感應時間之測試濃 度為 3 ppm 5 ppm 8 ppm 10 ppm 15 ppm 8. 下列何種類型的監測器，可測定的濃度最高？ 光學色帶式 觸媒燃燒 式 質譜式 半導體反應式 電極式 9. 下列元素或其它化合物何者不是半導体離子植入製程常用原物料？ 砷 磷 矽 硫 硼 10. 下列何者為非？ FM指Factory Mutual SEMI指Semiconductor Equipment Manufacture International NFPA指National Fire Protection Association UBC指Uniform Building Code SIA指Semiconductor Industry Association 11. 下列何者不是無塵室的工作環境安全範圍？ 緊急疏散 停電因應 與 有害物接觸 異味 密閉空間缺氧 12. 矽甲烷的特性下列何者為非？ 空氣中燃燒範圍1.37﹪-96﹪ 和空氣接觸 燃燒最終產生SiO2和H2 FMRC建議鋼瓶櫃內最大平均矽甲烷濃度應限制在0.2﹪避免在釋放初期壓力上快速 SEMI F5為有關規排氣之安全
半导体IC清洗技术
半导体IC清洗技术 李仁 （中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 101601） 摘要：介绍了半导体IC制程中存在的各种污染物类型及其对IC制程的影响和各种污染物的去除方法, 并对湿法和干法清洗的特点及去除效果进行了分析比较。 关键词：湿法清洗；RCA清洗；稀释化学法；IMEC清洗法；单晶片清洗；干法清洗 中图分类号：TN305.97 文献标识码：B 文章编号：1003-353X(2003)09-0044-04 1前言 半导体IC制程主要以20世纪50年代以后发明的四项基础工艺（离子注入、扩散、外延生长及光刻）为基础逐渐发展起来，由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤如高温扩散、离子植入前等均需要进行湿法清洗或干法清洗工作。干、湿法清洗工作是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。 2污染物杂质的分类 IC制程中需要一些有机物和无机物参与完成，另外，制作过程总是在人的参与下在净化室中进行，这样就不可避免的产生各种环境对硅片污染的情况发生。根据污染物发生的情况，大致可将污染物分为颗粒、有机物、金属污染物及氧化物。 2.1 颗粒 颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等。通常颗粒粘附在硅表面，影响下一工序几何特征的形成及电特性。根据颗粒与表面的粘附情况分析，其粘附力虽然表现出多样化，但主要是范德瓦尔斯吸引力，所以对颗粒的去除方法主要以物理或化学的方法对颗粒进行底切，逐渐减小颗粒与硅表面的接触面积，最终将其去除。
半导体清洗设备制程技术及设备市场分析
半导体清洗设备制程技术与设备市场分析 （台湾）自?動?化?產?業?技?術?與?市?場?資?訊?專?輯 关键词 ?多槽全自动清洗设备Wet station ?单槽清洗设备Single bath ?单晶圆清洗设备Single wafer ?微粒particle 目前在半导体湿式清洗制程中，主要应用项目包含晶圆清洗与湿式蚀刻两项，晶圆(湿式) 清洗制程主要是希望藉由化学药品与清洗设备，清除来自周遭环境所附着在晶圆表面的脏污，以达到半导体组件电气特性的要求与可靠度。至于脏污的来源，不外乎设备本身材料产生、现场作业员或制程工程师人体自身与动作的影响、化学材料或制程药剂残留或不纯度的发生，以及制程反应产生物的结果，尤其是制程反应产生物一项，更成为制程污染主要来源，因此如何改善制程中所产生污染，便成为清洗制程中研究主要的课题。 过去RCA 多槽湿式清洗一直是晶圆清洗的主要技术，不过随着近年来制程与清洗设备的演进，不但在清洗制程中不断产生新的技术，也随着半导体后段封装技术的演进，清洗设备也逐渐进入封装厂的生产线中。以下本文即针对清洗设备与技术作一深入介绍，并分析清洗设备发展的关键机会及未来的发展趋势。 晶圆表面所残留脏污的种类非常多，约略可分成微粒、金属离子、有机物与自然氧化物。而这些污染物中，以金属离子对半导体组件的
电气特性有相当的影响力，其中尤其是重金属离子所引发的不纯度，将严重影响闸氧化层的临界崩溃电压、起始电压漂移与P-N 接合电压，进而造成制程良率的降低。所以，针对制程所使用的化学品与纯水，必须进行严格的纯度控制以有效降低生产过程所产生的污染源。由于集成电路随着制作集积度更高的电路，其化学品、气体与纯水所需的纯度也将越高，为提升化学品的纯度与操作良率，各家厂商无不积极改善循环过滤与回收系统，如FSI 公司提出point-of-generation （点产生）与point-of-use （点使用）相结合，比起传统化学瓶的供应方式，有着更佳的纯度。（注：POUCG点再生） 在半导体制程中，无论是在去光阻、化学气相沈淀、氧化扩散、晶圆研磨以后等各阶段制程都需反复清洗步骤，而在晶圆清洗部分也概略分为前后段清洗两部分(在晶圆生产处理过程中大致可区分为 前段与后段制程，前后段以金属制作蒸镀、溅镀为分界)，在前段制程清洗方面，如Preclean、扩散、氧化层与氮化层的去除、复晶硅蚀刻与去除。后制程段清洗方面，包含金属间介电层与金属蚀刻后之清洗、光阻去除前后的清洗、CMP 制程后之清洗等。 由于晶圆污染来源除一般微粒(particle) 附着于晶圆表面上，并可能是污染物与晶圆表面之间产生连接，包含如多种化学键结，甚至于脏污被氧化层或有机物薄膜所深埋，即使经过多次的物理力洗濯或冲刷，均无法彻底去除此脏污，并有可能产生回污或交互污染。因此，清洗的方法除了物理力或溶解的洗净外，对于晶圆表面施予微量蚀刻(Micro-etching) 的化学清洗方式(如下表一)，便成了不可或缺的关键
半导体制程及摩尔定律
神秘的处理器制程工艺 摩尔定律指导集成电路(IC，Integrated Circuit)工业飞速发展到今天已经40多年了。在进入21世纪的第8个年头，各类45nm芯片开始批量问世，标志着集成电路工业终于迈入了低于50nm的纳米级阶段。而为了使45nm工艺按时“顺产”，保证摩尔定律继续发挥作用，半导体工程师们做了无数艰辛的研究和改进—这也催生了很多全新的工艺特点，像大家耳熟能详的High-K、沉浸式光刻等等。按照业界的看法，45nm工艺的特点及其工艺完全不同于以往的90nm、65nm，反而很多应用在45nm制程工艺上的新技术，在今后可能贯穿到32nm甚至22nm阶段。今天就让我们通过一个个案例，来探索一下将伴随我们未来5年的技术吧。 你能准确说出45nm是什么宽度吗？ 得益于厂商与媒体的积极宣传，就算非科班出身，不是电脑爱好者的大叔们也能知道45nm比65nm更加先进。但如果要细问45nm是什么的长度，估计很多人都难以给出一个准确的答案。而要理解这个问题，就要从超大规模集成电路中最基本的单元 —MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体)晶体管说起。 我们用半导体制作MOS管就是利用其特殊的导电能力来传递0或者1的数字信号。在栅极不通电的情况下，源区的信号很难穿过不导电的衬底到达漏区，即表示电路关闭(数字信号0)；如果在栅极和衬底间加上电压，那么衬底中的电荷就会在异性相吸的作用下在绝缘氧化层下大量聚集，形成一条细窄的导电区，使得源区和漏区导通，那么电流就可以顺利从源区传递到漏区了(信号1)。这便是MOS最基本的工作原理。
在一块高纯硅晶圆上(在工艺中称为“P型半导体衬底”)通过离子扩散的方法制作出两个N型半导体的阱——通俗地讲P型是指带正电的粒子较多，N型则是带负电的粒子比较多。再通过沉积、光刻、氧化、抛光等工艺制造成如图中所示的MOS管，两个阱的上方分别对应源区(source)和漏区(drain)，中间的栅区(gate)和下方的衬底中间用一层氧化绝缘层隔开。我们通常说的90nm或者45nm工艺，就是指的栅极下方两个阱之间的长度，称之为导电沟道长度。 上图中给我们勾勒出来的是一个NMOS，当栅极接正向电压时，NMOS会导通。事实上还存在另外一种PMOS，其性质完全相反，当栅极接负电时，通过在绝缘区下方聚集正电荷来导通。 在实践中，工程人员很快就发现了单个MOS管在作为逻辑电路导通时，会有源源不断的电流通过，这使得MOS管功率居高不下。而事实上我们只需要传递信号就行了，无论是用电流，又或者是用电压方式，而不需要MOS管有较高的功耗。为了降低MOS管的工作功耗，可科学家们又开发了CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor 互补金属氧化物半导)电路。 CMOS的电路结构
论LCD控制IC技术趋势与市场分析
LCD控制IC技术趋势与市场分析 2002-10-14 LCD控制IC随着LCD Monitor市场的扩张，其需求亦随之增加，根据工研院经资中心的统计，2001年LCD控制IC的需求量约为1504万颗，较去年成长了136.9%，至于在金额方面，2001年市场规模约为1.38亿美金，成长率为78%。而在台湾外各IC设计公司相继跨入LCD Monitor控制芯片领域，使得市场竞争激烈，在近半年的时间，价格滑落相当迅速。 至于在技术方面，随着半导体制程技术的进步，IC芯片功能不断整合，系统单芯片（SOC）已是目前的趋势。而被视为新一代显示器主流技术的液晶（LCD）显示技术，从2000年底以来，也被提出新的整合概念，促成LCD显示器走向高精简、低成本的生产模式。 由于一些国际大厂因投入该领域的时间较早，因此在LCD Monitor控制IC市场已有不错的占有率，且许多厂商纷纷朝向整合型的控制芯片发展，并积极开发视讯应用的控制芯片，台湾几家厂商也在此一市场趋势下推出整合单芯片的产品，因此在2002年产业中厂商的竞争可说是趋于白热化。 本文将先针对LCD控制IC原理作一简单的介绍，接着对于目前此一产业整合的趋势，包括整合的过程、整合的优点等作一较深入的剖析，让读者了解为何目前厂商皆纷纷地投入整合式单芯片的研发；至于整体产业的市场，包括产业的供需状况，产业的产值，以及产业中究竟有那些厂商投入，它们近年来的市场占有率为何，以及LCD控制IC的类型等都将有分析介绍。 除此以外，目前许多人士都在谈论SOC的趋势发展，至于LCD控制IC的SOC（LCD 整合式单芯片）的市场又是如何呢？在此也将一并分析说明，最后则对LCD控制IC未来的趋势作一结论。 一、L CD控制IC原理介绍
半导体工艺要点(精)
半导体工艺要点 1、什么是集成电路 通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能 2、集成电路设计与制造的主要流程框架 设计-掩模板-芯片制造-芯片功能检测-封装-测试 3、集成电路发展的特点 特征尺寸越来越小 硅圆片尺寸越来越大 芯片集成度越来越大 时钟速度越来越高 电源电压/单位功耗越来越低 布线层数/I/0引脚越来越多 4、摩尔定律 集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸(多晶硅栅长)倍，这就是 摩尔定 5、集成电路分类 6、半导体公司 中芯国际集成电路制造有限公司（SMIC） 上海华虹(集团)有限公司 上海先进半导体制造有限公司 台积电(上海)有限公司 上海宏力半导体制造有限公司TI 美国德州仪器 7、直拉法生长单晶硅 直拉法法是在盛有熔硅或锗的坩埚内，引入籽晶作为非均匀晶核，然后控制温度场，将籽晶旋转并缓慢向上提拉，晶体便在籽晶下按籽晶的方向长大。
1.籽晶熔接: 加大加热功率，使多晶硅完全熔化，并挥发一定时间后，将籽晶下降与液面接近，使籽晶预热几分钟，俗称“烤晶”，以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击 2.引晶和缩颈：当温度稳定时，可将籽晶与熔体接触。此时要控制好温度，当籽晶与熔体液面接触，浸润良好时，可开始缓慢提拉，随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶，这一步骤叫“引晶”，又称“下种”。“缩颈”是指在引晶后略为降低温度，提高拉速，拉一段直径比籽晶细的部分。其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。颈一般要长于20mm 3.放肩：缩颈工艺完成后，略降低温度，让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。在放肩时可判别晶体是否是单晶，否则要将其熔掉重新引晶。单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别，<111>方向应有对称三条棱，<100>方向有对称的四条棱。 4.等径生长：当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速不变。 5.收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。 8、直拉法的两个主要参数：拉伸速率，晶体旋转速率悬浮区熔法 倒角是使晶圆边缘圆滑的机械工艺 9、外延层的作用 EpitaxyPurpose 1、Barrier layer for bipolar transistor 2、Reduce collector resistance while keep high breakdown voltage. 3、Improve device performance for CMOS and DRAM because much lower oxygen, 4、carbon concentration than the wafer crystal Epitaxy application,bipolar transistor Epitaxy application, CMOS
半导体工艺主要设备大全
清洗机超音波清洗机是现代工厂工业零件表面清洗的新技术,目前已广泛应用于半导体硅片的清洗。超声波清洗机“声音也可以清洗污垢”——超声波清洗机又名超声波清洗器，以其洁净的清洗效果给清洗界带来了一股强劲的清洗风暴。超声波清洗机（超声波清洗器）利用空化效应，短时间内将传统清洗方式难以洗到的狭缝、空隙、盲孔彻底清洗干净，超声波清洗机对清洗器件的养护，提高寿命起到了重要作用。CSQ系列超声波清洗机采用内置式加热系统、温控系统，有效提高了清洗效率；设置时间控制装置，清洗方便；具有频率自动跟踪功能，清洗效果稳定；多种机型、结构设计，适应不同清洗要求。CSQ系列超声波清洗机适用于珠宝首饰、眼镜、钟表零部件、汽车零部件，医疗设备、精密偶件、化纤行业（喷丝板过滤芯）等的清洗；对除油、除锈、除研磨膏、除焊渣、除蜡，涂装前、电镀前的清洗有传统清洗方式难以达到的效果。恒威公司生产CSQ系列超声波清洗机具有以下特点：不锈钢加强结构，耐酸耐碱；特种胶工艺连接，运行安全；使用IGBT模块，性能稳定；专业电源设计，性价比高。反渗透纯水机去离子水生产设备之一，通过反渗透原理来实现净水。 纯水机清洗半导体硅片用的去离子水生产设备，去离子水有毒，不可食用。 净化设备主要产品：水处理设备、灌装设备、空气净化设备、净化工程、反渗透、超滤、电渗析设备、EDI装置、离子交换设备、机械过滤器、精密过滤器、UV紫外线杀菌器、臭氧发生器、装配式洁净室、空气吹淋室、传递窗、工作台、高校送风口、空气自净室、亚高、高效过滤器等及各种配件。 风淋室：运用国外先进技术和进口电器控制系统,组装成的一种使用新型的自动吹淋室.它广泛用于微电子医院\制药\生化制品\食品卫生\精细化工\精密机械和航空航天等生产和科研单位,用于吹除进入洁净室的人体和携带物品的表面附着的尘埃,同时风淋室也起气的作用,防止未净化的空气进入洁净区域,是进行人体净化和防止室外空气污染洁净的有效设备. 抛光机整个系统是由一个旋转的硅片夹持器、承载抛光垫的工作台和抛光浆料供给装置三大部分组成。化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上，而由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动，并产生化学反应，工件表面形成的化学反应物由磨粒的机械作用去除，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面加工，人们称这种CMP为游离磨料CMP。 电解抛光电化学抛光是利用金属电化学阳极溶解原理进行修磨抛光。将电化学预抛光和机械精抛光有机的结合在一起，发挥了电化学和机构两类抛光特长。它不受材料硬度和韧性的限制，可抛光各种复杂形状的工件。其方法与电解磨削类似。导电抛光工具使用金钢石导电锉或石墨油石，接到电源的阴极，被抛光的工件（如模具）接到电源的阳极。 光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。①光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。②光分解型，采用含有叠氮醌类化合
半导体业危害鉴别及风险评估实务
半导体业危害鉴别及风险评估实务 姚嘉文*沈洲**林冠佑***张堂安**** 摘要 半导体厂由于制程特殊需求，必须使用各种化学品，其中不乏具有惰性、毒性、自/助燃及可燃性之气体；与强酸、强碱及有机溶剂之液态化学品，而这些气态或液态之化学品经由储存、搬运、换酸/换钢瓶、管路输送、制程反应、管末处理后，若因操作不当，即可能造成重大损失而产生立即性的危害。 有鉴于此，国内各半导体厂莫不藉由各种管理手法来达到风险的适当控制，常见有危险性工作场所制程危害评估，自护制度之建立并加强安全巡检及各类管理制度之推动，并配合保险公司之要求，以作为安全卫生管理之基础；然而进一步强化系统化之管理，即是『职业安全卫生管理系统(OHSAS 18001)』建立。 各公司在OHSAS 18001初期，多藉由基线审查为公司建立职业安全卫生管理系统之基础架构。而基线审查中最繁琐且为系统架构之主轴，即为『危害鉴别(hazard identification)』及『风险评估(risk assessment)』工作；而目前常用风险评估方法甚多，以半导体厂而言，如何选择适当之技术，以建立日后具体可行之风险评估技术，将为本文讨论之重点。 * 旺宏电子股份有限公司职业安全卫生部-高级工程师 ** 旺宏电子股份有限公司职业安全卫生部-部经理 *** 旺宏电子股份有限公司职业安全卫生部-经理 **** 旺宏电子股份有限公司薄膜工程部-工程师 壹、前言 半导体厂由于制程要求，必须使用各种多样少量之化学品，其中不乏具有特殊毒性、易燃性及可燃性之特殊气体与强酸、强碱及有机溶剂之液态化学品，而这些气态或液态之化学品在制程反应过程，若因操作或管理控制不当，即有可能产生灾害，再加上作业场所多属于密闭系统，在防灾管理上其安全风险性相对较高。
90 年度期末考试题 半导体制程安全期末考
半導體製程安全期末考試題 學號：___________________ 姓名：__________________ 是非題（每題2.5 分） 1. 矽晶體中若摻雜砷（As）元素會形成正型（p-type）半導體。 2. 依危險物及有害物通識規則物質安全資料表至少應三年更新一次。 3. 微影成像（photolithography）可對晶體材料進行摻雜（doping）。 4. 正型光阻劑的溶解度隨曝光程度的增加而降低。 5. 依NFPA 規範，當風管貫穿半導體廠防火結構時，在防火牆兩側之防火 結構延伸距離應選擇六公尺或兩倍管徑中較大者。 6. FM 之耐燃材料規範，係測試材料之火焰傳播指標與煙產生指標。 7. UL 以Cone Calorimeter 材料測試方法，測試材料之耐燃特性。 8. 機械設備用語「Fail-Safe」係指「失效也安全」。 9. ITRS 國際半導體技術里程每年修訂一次，資料可由美國SEMATECH 機 構取得。 10. SEMI S2是有關於半導體排氣安全的規範。 11. 隨著半導體製程限距的縮小，元素週期表中之過度金屬越被使用，環安工 程師應注意過度金屬及其氧化物對員工的危害。 選擇題（單選，每題2.5 分） ●答案可能為0 1. 所謂負型（n-type）半導體係指?接近或位於導帶的電子洞較電子多?半導 體中淨電荷為負?半導體中淨電荷為正 為本徵半導體 接近或位於導帶的電子較電子洞多。 2. 下列何族元素的化合物不可做為半導體基質材料？?IV-IV ?III-V ?II-VI IV-VI III-V。 3. 各級積體電路所含的元件數，何者為是？? MSI < LSI < ULSI < VLSI ? MSI < LSI < VLSI < ULSI ? MSI > LSI > VLSI > ULSI MSI > LSI > ULSI > VLSI LSI > MSI > VLSI > ULSI。 4. 有關半導體的導帶（conduction band）與價帶（valence band），以下何者為是？ ?導帶與價帶有重疊區域?導帶最低能量低於價帶最高能量?價帶最高能
半导体硅的清洗总结(标出重点了)
硅片的化学清洗总结 硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。 清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为CO2和H2O；(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的Z电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的Z电势存在，而多数的微粒子是以正的Z电势存在，不利于颗粒的去除。 1 传统的RCA清洗法 1.1 主要清洗液 1.1.1 SPM（三号液）（H2SO4∶H2O2∶H2O） 在120～150℃清洗10min左右，SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。经SPM清洗后，硅片表面会残留有硫化物，这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。由Ohnishi提出的SPFM(H2SO4/H2O2/HF)溶液，可使表面的硫化物转化为氟化物而有效地冲洗掉。由于臭氧的氧化性比H2O2的氧化性强，可用臭氧来取代H2O2(H2SO4/O3/H2O称为SOM溶液)，以降低H2SO4的用量和反应温度。H2SO4(98%):H2O2(30%)=4:1 1.1.2 DHF（HF(H2O2)∶H2O） 在20～25℃清洗30s 腐蚀表面氧化层，去除金属沾污，DHF清洗可去除表面氧化层，使其上附着的金属连同氧化层一起落入清洗液中，可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金属，但不能充分地去除Cu。HF：H2O2=1：50。 1.1.3 APM(SC-1)（一号液）（NH4OH∶H2O2∶H2O） 在65～80℃清洗约10min 主要去除粒子、部分有机物及部分金属。由于H2O2的作用，硅片表面有一层自然氧化膜(Si02)，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。此溶液会增加硅片表面的粗糙度。Fe，Zn，Ni等金属会以离子性和非离子性的金属氢氧化物的形式附着在硅片表面，能降低硅片表面的Cu的附着。体积比为(1∶1∶5)~(1∶2∶7)的NH4OH (27 %)、H2O2(30%)和H2O组成的热溶液。稀释化学试剂中把水所占的比例由1∶5增至1∶50，配合超声清洗，可在更短时间内达到相当或更好的清洗效果。 SC-1清洗后再用很稀的酸(HCl∶H2O为1∶104)处理，在去除金属杂质和颗粒上可收到良好的效果，也可以用稀释的HF溶液短时间浸渍，以去除在SC-1形成的水合氧化物膜。最后，常常用SC-1原始溶液浓度1/10的稀释溶液清洗，以避免表面粗糙，降低产品成本，以及减少对环境的影响。 1.1.4 HPM(SC-2)（二号液）（HCl∶H2O2∶H2O） 在65～85℃清洗约10min用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污，。在室温下HPM就能除去Fe和Zn。H2O2会使硅片表面氧化，但是HCl不会腐蚀硅片表面，所以不会使硅片表面的微粗糙度发生变化。(1∶1∶6)~ (2∶1∶8)的H2O2(30%)、HCl(37%)和水组成的热混合溶液。对含有可见残渣的严重沾污的晶片，可用热H2SO4-H2O(2∶1)混合物进行预清洗。 1.2 传统的RCA清洗流程
半导体工艺(精)
半导体的生产工艺流程 -------------------------------------------------------------------------------- 一、洁净室 一般的机械加工是不需要洁净室(clean room)的，因为加工分辨率在数十微米以上，远比日常环境的微尘颗粒为大。但进入半导体组件或微细加工的世界，空间单位都是以微米计算，因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上，便有可能影响到其上精密导线布局的样式，造成电性短路或断路的严重后果。 为此，所有半导体制程设备，都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中，这就是洁净室的来由。洁净室的洁净等级，有一公认的标准，以class 10为例，意谓在单位立方英呎的洁净室空间内，平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。所以class后头数字越小，洁净度越佳，当然其造价也越昂贵。 为营造洁净室的环境，有专业的建造厂家，及其相关的技术与使用管理办法如下： 1、内部要保持大于一大气压的环境，以确保粉尘只出不进。所以需要大型鼓风机，将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。 2、为保持温度与湿度的恒定，大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。换言之，鼓风机加压多久，冷气空调也开多久。 3、所有气流方向均由上往下为主，尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配，使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。 4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。 5、所有人事物进出，都必须经过空气吹浴(air shower) 的程序，将表面粉尘先行去除。 6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源，为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣，除了眼睛部位外，均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内，工作人员几乎穿戴得像航天员一样。) 当然，化妆是在禁绝之内，铅笔等也禁止使用。 7、除了空气外，水的使用也只能限用去离子水(DI water, de-ionized water)。一则防止水中粉粒污染晶圆，二则防止水中重金属离子，如钾、钠离子污染金氧半(MOS) 晶体管结构之带电载子信道(carrier channel)，影响半导体组件的工作特性。去离子水以电阻率(resistivity) 来定义好坏，一般要求至17.5MΩ-cm以上才算合格；为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV紫外线杀菌等重重关卡，才能放行使用。由于去离子水是最佳的溶剂与清洁剂，其在半导体工业之使用量极为惊人！ 8、洁净室所有用得到的气源，包括吹干晶圆及机台空压所需要的，都得使用氮气(98%)，吹干晶圆的氮气甚至要求99.8%以上的高纯氮！以上八点说明是最基本的要求，另还有污水处理、废气排放的环保问题，再再需要大笔大笔的建造与维护费用! 二、晶圆制作 硅晶圆(silicon wafer) 是一切集成电路芯片的制作母材。既然说到晶体，显然是经过纯炼与结晶的程序。目前晶体化的制程，大多是采「柴可拉斯基」(Czycrasky) 拉晶法(CZ 法)。拉晶时，将特定晶向(orientation) 的晶种(seed)，浸入过饱和的纯硅熔汤(Melt) 中，并同时旋转拉出，硅原子便依照晶种晶向，乖乖地一层层成长上去，而得出所谓的晶棒(ingot)。晶棒的阻值如果太低，代表其中导电杂质(impurity dopant) 太多，还需经过FZ悬浮区熔法法(floating-zone) 的再结晶(re-crystallization)，将杂质逐出，提高纯度与阻值。
半导体技术-半导体制程
半导体制程 一、洁净室 一般的机械加工是不需要洁净室(clean room)的，因为加工分辨率在数十微米以上，远比日常环境的微尘颗粒为大。但进入半导体组件或微细加工的世界，空间单位都是以微米计算，因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上，便有可能影响到其上精密导线布局的样式，造成电性短路或断路的严重后果。 为此，所有半导体制程设备，都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中，这就是洁净室的来由。洁净室的洁净等级，有一公认的标准，以class 10为例，意谓在单位立方英呎的洁净室空间内，平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。所以class后头数字越小，洁净度越佳，当然其造价也越昂贵。 为营造洁净室的环境，有专业的建造厂家，及其相关的技术与使用管理办法如下： 1．内部要保持大于一大气压的环境，以确保粉尘只出不进。所以需要大型鼓风机，将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。 2．为保持温度与湿度的恒定，大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。换言之，鼓风机加压多久，冷气空调也开多久。 3．所有气流方向均由上往下为主，尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配，使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。 4．所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。 5．所有人事物进出，都必须经过空气吹浴 (air shower) 的程序，将表面粉尘先行去除。 6．人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源，为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣，除了眼睛部位外，均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内，工作人员几乎穿戴得像航天员一样。) 当然，化妆是在禁绝之内，铅笔等也禁止使用。 7．除了空气外，水的使用也只能限用去离子水 (DI water, de-ionized water)。一则防止水中粉粒污染晶圆，二则防止水中重金属离子，如钾、钠离子污染MOS晶体管的载子信道（channel），影响半导体组件的工作特性。去离子水以电阻率 (resistivity) 来定义好坏，一般要求至17.5M?-cm以上才算合格；为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV紫外线杀菌等重重关卡，才能放行使用。由于去离子水是最佳的溶剂与清洁剂，其在半导体工业之使用量极为惊人！ 8．洁净室所有用得到的气源，包括吹干晶圆及机台空压所需要的，都得使用氮气 (98%)，吹干晶圆的氮气甚至要求99.8%以上的高纯氮！以上八点说明是最基本的要求，另还有污水处理、废气排放的环保问题，再再需要大笔大笔的建造与维护费用! 二、晶圆制作 硅晶圆 (silicon wafer) 是一切集成电路芯片的制作母材。既然说到晶体，显然是经过纯炼与结晶的程序。目前晶体化的制程，大多是采用「柴可拉斯基」(Czycrasky) 拉晶法 (CZ法)。拉晶时，将特定晶向 (orientation) 的晶种 (seed)，浸入过饱和的纯硅熔汤 (Melt) 中，并同时旋转拉出，硅原子便依照晶种晶向，乖乖地一层层成长上去，而得出所谓的晶棒 (ingot)。晶棒的阻值如果太低，代表其中导电杂质 (impurity dopant) 太多，还需经过FZ法 (floating-zone) 的再结晶 (re-crystallization)，将杂质逐出，提高纯度与阻值。辅拉出的晶棒，外缘像椰子树干般，外径不甚一致，需予以机械加工修边，然后以X光绕射法，定出主切面 (primary flat) 的所在，磨出该平面；再以内刃环锯，削下一片片的硅晶圆。最后经过粗磨 (lapping)、化学蚀平 (chemical etching) 与拋光 (polishing) 等程序，得出表面粗糙度在0.3微米以下拋光面之晶圆。(至于晶圆厚度，与其外径有关) 三、半导体制程设备 半导体制程概分为三类：(1)薄膜成长 (2)微影罩幕 (3)蚀刻成型。设备也跟着分为四类：(a)高温炉管 (b)微影机台 (c)化学清洗蚀刻台 (d)电浆真空腔室。其中(a)~(c)机台依序对应(1)~(3)制程，而新近发展的第(d)项机台，则分别应用于制程(1)与(3)。
半导体化学清洗总结
化学清洗总结 1.3各洗液的清洗说明；1.3.1SC-1洗液；1.3.1.1去除颗粒；硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6mm；①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2；②SiO2的腐蚀速度随NH4OH的浓度升高而加快；③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快当，；④NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀；⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒 1.3 各洗液的清洗说明 1.3.1 SC-1洗液 1.3.1.1 去除颗粒 硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6mm呈亲水性)，该氧化膜又被NH4OH 腐蚀，腐蚀后立即又发生氧化，氧化和腐蚀反复进行，因此附着在硅片表面的颗粒也随腐蚀层而落入清洗液内。 ①自然氧化膜约0.6nm厚，其与NH4OH、H2O2浓度及清洗液温度无关。 ②SiO2的腐蚀速度随NH4OH的浓度升高而加快，其与H2O2的浓度无关。 ③Si的腐蚀速度，随NH4OH的浓度升高而快当，到达某一浓度后为一定值，H202浓度越高这一值越小。 ④NH4OH促进腐蚀，H2O2阻碍腐蚀。 ⑤若H2O2的浓度一定，NH4OH浓度越低，颗粒去除率也越低，如果同时降低H2O2浓度可抑制颗粒的去除率的下降。 ⑥随着清洗液温度升高，颗粒去除率也提高在一定温度下可达最大值。 ⑦颗粒去除率与硅片表面腐蚀量有关为确保颗粒的去除要有一定量以上的腐蚀。 ⑧超声波清洗时由于空化现象只能去除≥0.4μm颗粒。兆声清洗时由于0.8Mhz的加速度作用能去除≥0.2μm颗粒，即使液温下降到40℃也能得到与80℃超声清洗去除颗粒的效果，而且又可避免超声清洗对晶片产生损伤。
COB半导体制程技术
C O B半导体制程技术 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
cob半导体制程技术 微机电制作技术，尤其是最大宗以硅半导体为基础的微细加工技术(silicon-basedmicromachining)，原本就肇源于半导体组件的制程技术，所以必须先介绍清楚这类制程，以免沦于夏虫语冰的窘态。 一、洁净室 一般的机械加工是不需要洁净室(clean?room)的，因为加工分辨率在数十微米以上，远比日常环境的微尘颗粒为大。但进入半导体组件或微细加工的世界，空间单位都是以微米计算，因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上，便有可能影响到其上精密导线布局的样式，造成电性短路或断路的严重后果。 为此，所有半导体制程设备，都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中，这就是洁净室的来由。洁净室的洁净等级，有一公认的标准，以class?10为例，意谓在单位立方英尺的洁净室空间内，平均只有粒径微米以上的粉尘10粒。所以class后头数字越小，洁净度越佳，当然其造价也越昂贵(参见图2-1)。 为营造洁净室的环境，有专业的建造厂家，及其相关的技术与使用管理办法如下： 1、内部要保持大于一大气压的环境，以确保粉尘只出不进。所以需要大型鼓风机，将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。 2、为保持温度与湿度的恒定，大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。换言之，鼓风机加压多久，冷气空调也开多久。 3、所有气流方向均由上往下为主，尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配，使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。 4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。 5、所有人事物进出，都必须经过空气吹浴(airshower)的程序，将表面粉尘先行去除。 6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源，为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣，除了眼睛部位外，均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内，工作人员几乎穿戴得像航天员一样。) 当然，化妆是在禁绝之内，铅笔等也禁止使用。