微影制程(Lithography) (台湾)
制程简介
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(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(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。
（各行流程管理）半导体IC制造流程
（各行流程管理）半导体IC制造流程一、晶圆处理制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。
奈米压印(微影)技术简介PPT
何謂LIGA及目的
• LIGA結合了：光刻術(Lithography)、電鍍鑄模技術 (electroforming)，以及微成形之模造(molding)量產技術。
• 所適用的材料範圍包括半導體、金屬、高分子及陶瓷等。 • 可看成傳統機械的模具產業，但尺寸在微奈米。
目的： • 可用於製造高深寬比之微結構。最大可達100的高深寬
熱壓式奈米壓印技術：熱壓 B17 (1999) 2965-2969
• 合金或複合電鑄：製作低應力、高硬度 熱壓式奈米壓印技術：熱壓
- X光之光罩成本高昂，製作費時 - 熱壓：<150 C、50 bar、3min (300nm厚)
- 結構之高深寬比(5較小5(0~20H) v)、強韌、耐撞擊與耐磨耗之模具。
比。 • 可製作複雜之3D結構。 • 具較強之結構強度與電、磁致動特性。 • 實現機器縮小化的夢想。
13
1. 曝光(打斷高分子鍵結)
LIGA 技術簡介
4. 脫模-金屬模仁(溶除高分子)
2. 顯影(溶除較小分子量之高分子)
5. 成型(熱壓成型或紫外線成型)
3. 電鑄(+研磨)
6. 脫模-複製品(移除金屬模仁)
因鎳具有容易電鑄及抗腐蝕性佳的特性。但是 彈性模數(modulus of elasticity)
Nanoimprint (奈米壓印)
其質軟(硬度250Hv)，適較無磨耗問題的塑膠 40nm-Co74Cr6Pt20/40nm-Ti
1 HCl : 3 HNO3
結構。 光學透鏡(molding material)
因此整個技術重點便在與良率提升39模仁與壓印之材料基板之平行度基板之全城厚度變異基板之表面粗糙度光阻均勻塗佈技術曝底層塗佈烘烤置入透明模仁紫外線硬化型高分子pmma塗佈烘烤置入模仁光阻去除source
LIGA技术简介
LIGA技术简介LIGA是德文（Lithographie GaVanoformung Abformung）之缩写，译成英文则为Lithogrophy electroforming micro molding 译成中文则为X光光刻，微电铸，微成形也就是X 光深刻精密电铸模造成形，通常简称为深刻电铸模造。
LIGA制程源自德国核能研究所，1980年初期所发展出来用以制造微结构的技术。
它结X-Ray深刻术（Decp X-Ray Lithography）电铸翻模（Micro Electroform ing）及精密射出（Micro-Injection）热压成型（Micro-Embossing）技，适合量产高深宽比（Aspect Ratio）低表面粗糙度（Sub μm）拜直侧壁的微结构，且材料的应用范围广泛，可制造金属及塑料的微结构。
这些技术的特点使得LIGA被公认为最具有技术潜力开发高深宽比，高精度之2D,3D微结构之件及微系统。
一、LIGA之技术领域LIGA之技术领域可分为三方面(1)Lithography （光刻）(2)Electro deposition （电气沉积）Electroforming （电铸）Electroplating （电镀）(3) Micro Molding （微成形）Micro injection molding （微射出成形）二、光刻（Lithography）1、光刻之定义光刻之定义，就是将掩膜（Photomark）上之图案（Pattem）转移至光阻（Photoresist）上面，由于光阻材料之正负性质不同，经显影（Develop）后，光阻图案会和光完全相同或呈互补。
2、光刻制程光刻制程可说是半导体制程之关键制程，其步骤如下：(1)表面清洗(2)涂底（Priming）(3)光阻覆盖(4)软烤(Soft bake) (5)曝光(6)烘烤(7)显影(8)硬烤如图（一）图（二）所示：表面清洗是去除芯片表面氧化物、杂质、油质及水分子涂底是在芯片表面涂上一层HMDS化合物，以增加光阻与表面的附着力光阻是一种感光材料，由感光剂（Sensitizer）树脂（Resin）及溶剂（Solvent）混合而成光阻应具备之特性：(1) 高光源吸收率(2)高分辨率(3)高无感度(4)抗蚀剂性(5)高附着性(6)低黏滞系数(7)高对比光阻材料有正负之分，正光阻受光照射后分子键被剪断(Chan scission)因而易溶于显影液(Developer)，因而负光阻分子键则会产生交互链台(cross linking) 因而难溶于显影液如图三所示：3、光刻曝光法技术光蚀刻光刻技术是用已制成图案之掩膜或光阻，选择性的保护工件表面后，以各种光源蚀刻除去未被掩膜或光阻色覆的部份，而得到欲加工之几何形状。
台积电浸润式显影功臣 林本坚
台積電浸潤式顯影功臣林本堅：22奈米製程從天空找靈感台積電（2330）將於2007年9月正式投入45奈米製程量產！這是台積電首次以自行創發、與設備商共同開發的浸潤式微顯影設備投產的製程技術，也距離創發人、台積電資深處長林本堅提出這構想足足將近5年之久。
從夢想初生到美夢成真，除了印證半導體界的共同努力之外，林本堅的執著及他對科技有如宗教般堅定不移的信仰支撐，絕對是一大功臣。
台積電採用193波長曝光設備，量產45奈米製程，這套設備之所以引人矚目，在於不同以往的「乾式」製程，而是「濕式」機台。
過去乾式曝光顯影是在無塵室中，以空氣為媒介進行，透過光罩在晶圓上顯影；而浸潤式微影則是以水為透鏡，在晶圓與光源間注入純水，波長光束透過「水」為中介，會縮短成更短波長，得以刻出更精密晶片。
就是這項發明，讓半導體的摩爾定律得以朝45奈米製程之後沿續。
時間回溯到2002年，林本堅受邀參加一場國際光電學會技術研討會，會中他發表這項發現，語驚四座，因為當時的半導體設備商多研發焦點放在如何延續乾式機台的生命，並已耗費數十億美元進行開發。
林本堅的理論無疑是在業界投出一顆炸彈，但經過他無數研討會努力奔走、尋找與設備商合作，最後，台積電在2004年與ASML共同完成開發全球第一台浸潤式微影機台，讓業界在震驚之餘也刮目相看。
如今，浸潤式顯影不但是英特爾（Intel）等半導體龍頭、設備商所認定的跨入45奈米製程之後的解決方案，也已正式納入國際半導體藍圖架構成為主流。
回顧過去林本堅提出的「一滴水」理論，過了5年，台積電終於將在2007年下半正式用來量產。
林本堅的「微物」論改變的半導體技術的進展，也改變由晶片所驅動的世界，現在的他，則投入22奈米製程之後設備研究，不同的是，這次靈感來自「天空」。
林本堅說，22奈米製程之後多重直接式電子束（E-Beam Direct Write）將是最佳解決方案，他說，航太工程的演進給了他許多靈感，他巧妙地比喻，現在許多設備商投入的EUV設備就像是太空梭一樣成本太昂貴，又不適合載客，E-Beam就是向不需要飛行跑道的直昇機，可以直接空降在晶圓上，靈巧又符合成本效益。
IC制程专业词汇
1.•Vt could drops or c limbs as gate length shrinks à Short Channel Effect or Reverse Short Channel Effect.2•Vt could drops or climbs as AA width shrinks àNarrow width Effect or Reverse Narrow Width Effect.3•Channel profile determines SCE and RSCE.4•Isolation structure and channel profile determines NWE and RNWE.ASIC: 专用集成电路application specific ICW/S:width/spaceSTI: shallow slot isolationSlurry泥浆, 浆Pad 衬垫RTI 实时检测SC specially characteristic 关键属性Numerical Aperture（N.A.）數值孔徑LDD: low dose drain 轻掺杂漏极: to supperess the SCEATPG:auto test pattern generatorADI: After Developing InspectionDIBL (Drain Induced Barrier Lowering)GIDL(gate induced drain leakage)PSM phase-shift mask 相移掩膜技术SC1 standard clean 1SC2 standard clean 2FEOL front-end of lineBEOL back-end of lineDIBL: drain induced barrier lowerGIDL: drain induced drain leakageSCE: short channel effectSAC oxide: sacrifice oxideDARC: dielectric anti-reflective coating 无机物; barc & tarc bottom and top 有机物SDE:source/drain-extensionRCA : SC1 + SC2Caro:3号液：PRRM: PhotoResist ReMoveEKC : EKC 270T (solvent name)APM，SPM，HPM的主要成分，除何种杂质；HF的作用。
半导体封装制程与设备材料知识介绍
24~32
Ceramic Plastic
2.54 mm (100miles)
Surface Mount
SOP Small Outline Package
QFP Quad-Flat
Pack
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
1.27 mm (50miles) 2 direction
lead
8 ~40
Plastic
1.0, 0.8, 0.65 mm 4 direction
lead
88~200
Surface Mount
FPG
Flat Package of Glass
LCC
Leadless Chip
Carrier
封裝型式
Shape
Tester
Digital
Credence
SC312
Digital
Teradyne
J750
Mix-Signal Credence
Quartet one and one+
Mix-Signal HP
HP93000 P600
Mix-Signal HP
HP93000 C400
Mix-Signal Teradyne
Die Attach (上片)
Deposition (沉积)
WireBonding (焊线)
Wafer Inspection (晶圆检查) 前段結束
Molding (塑封)
Laser mark (激光印字)
Laser Cut & package saw Testing
黄光工艺介绍
4.黄光制程与传统制程的优劣2-流程工艺能力
耐酸印刷制程
制程规 耐酸印 格项目 刷制程
评判
线宽线 0.3*0.3
距
mm
一般
蚀刻痕 明显
一般
是否扩 散
产品设 计图形 复杂的
程度
精度
印刷容 易扩散
设计图 形简单
0.1mm
一般 一般 一般
黄光制程
制程规 黄光制 格项目 程
，容易扩散。 容易受ITO图案复杂性
影响
良率高不受其它影响
Remark： 黄光制程相对耐酸印刷制程良率较高。
黄光工艺介绍 Profile of Photo process
2012-12-29
1、黄光制程定义-核心技术及名称的来源
黄光工艺使用的技术 黄光使用的技术为微影 (Lithography) 技术，使用的材料为感光材料，这
种材料称之为光阻（PR,photo resistance)。PR具有独特的特性，在UV光的作 用下，会发生化学变化，变成易容与酸或者碱的新物质。
微影 (Lithography) 技术是将光罩 (Mask) 上的图案先转移至PR上，再以 溶剂浸泡将PR受光照射到的部份加以溶解或保留，形成和光罩完全相同或呈互 补的光阻图。
黄光制程名称的来源 由于微影制程的环境照明光源是黄光，而非一般摄影暗房的红光，所以这
一制程常被简称为“黄光”制程。 黄光制程线路精准度水平高，被广泛应用在电容式触摸屏sensor的加工。
Remark：黄光制程采用干膜代替耐酸制程能力进一步提升，可以提升产品层次。 镭雕工艺有效率和爆点的问题，复杂ITO图案产品的批量性低。
4.黄光制程与传统制程的优劣3—批量能力
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楊啟榮
Primary Primary Primary Primary
Secondary
flat
Secondary
flat Secondary
flat
Secondary
flat may be
)
Illustration of coded "flats" as typically used on 4 in. wafer t 摻雜磷摻雜硼
負摻雜(摻入的五族元素稱為施體)正摻雜(摻入的三族元素稱為受體)
P type, 摻雜硼
CZ長晶方法
晶圓為Prime等級
晶圓最大及最小的厚度差
彎曲度/撓曲度
晶圓為Test等級
比例與時間各家會有所差異
SiO 2會沾水Si 不沾水
或是旋乾(spinning dry)
去除有機物去除氧化膜
去除微粒子與有機物
相當重要！！
洗淨溶液及其目的
(光阻)
(BOE)
( 1:6 )(蝕刻緩衝液)
層Layout 案有些作成
光罩佈局設計，共三道光罩
HMDS Oven (精儀中心)Spin coater ( I )
(精儀中心)
Spin coater ( II ) RC-6
(交大機械系)
(soft-bake)
Hot plate (交大機械系)
微影程序說明(續)
步進照像系統(Stepper)電子束直寫系統(E-beam direct writer)
石英鍍鉻光罩
X-ray 光罩
汞弧光燈光譜(過濾後)
0.5μ線寬解析度0.35m
0.25m 0.18m
紅外線對準曝光示意圖
以紅外線穿透做雙面對準
上視顯微鏡
光罩
光阻
矽晶片
對準記號以可見光做單面對準
光罩對準
Wafer chuck
Mask holder
放入矽晶片以可見光做雙面對準
驟：
顯影
顯微鏡觀察系統
(精儀中心)
z光阻去除
溼式去光阻：有機溶劑如丙酮
光罩對準曝光機(Mask aligner)活性碳有機氣體過濾設備
Source: KarlSuss technology report。