半导体厂基本概念介绍汇总课件.ppt

1、半導體廠基本概念介紹半導體廠基本概念介紹半導體廠的產品及與上下游業界的串聯關半導體廠的產品及與上下游業界的串聯關係係 半導體廠內的主要部門及工作半導體廠內的主要部門及工作 重要製程的簡介重要製程的簡介 各重要製程的主要機台供應商及機台種類各重要製程的主要機台供應商及機台種類半導體廠主要生產的產品是半導體廠主要生產的產品是 積體電路元件積體電路元件(IC Parts)IC Parts)主要的 IC DRAM=Dynamic Random Access Memory 動態隨機存取記憶體,用作電腦等記憶體,電源切斷後,記憶內容也消失.SRAM=Static Random Access Memory

2、靜態隨機存取記憶體,用作遊戲機等記憶體,電源切斷後,記憶內容不會消失.MPU=Micro Processor Unit 微處理器,電腦等的心臟部位.ASIC=Application Specific Integrated Circuit 特定用途的 IC 產品,隨客戶指定的用途而製作.製程的難易比較 難 MPU SRAM DRAM 易半導體廠與上下游業界的串聯關係半導體廠與上下游業界的串聯關係與上下游業界的串聯關係如下與上下游業界的串聯關係如下:IC前段製程前段製程IC後段製程後段製程設計業製造業封裝業測試業IC電路設計光罩圖案製作清洗晶圓製造半導體廠半導體廠製程製程晶圓切割封裝測試測試ICI

3、C廠主要的部門及負責的重要工作廠主要的部門及負責的重要工作部門部門工作工作廠務廠務供氣,供電,供水,工 化學品,工 安供氣,供電,供水,工 化學品,工 安設備設備機台評估,P a r ts評 估,PM(P r eventive Maintenance)機台評估,P a r ts評 估,PM(P r eventive Maintenance)製程製程改善Y i eld,穩 定 製程,機台評估,Tr o u b l e S hooting,評 估 原 物 料改善Y i eld,穩 定 製程,機台評估,Tr o u b l e S hooting,評 估 原 物 料品管及品保品管及品保對W afer

4、做 檢測,成品(Ch i p)做 品 質 管 制對W afer做 檢測,成品(Ch i p)做 品 質 管 制資材或採購資材或採購採購原物料,耗材及設備 等事宜採購原物料,耗材及設備 等事宜物管物管物料的提供,向供應商調 貨,各部門之發料,控管庫存 量等物料的提供,向供應商調 貨,各部門之發料,控管庫存 量等會計與財務會計與財務成本及開銷控制,核對及結算應收 付帳款成本及開銷控制,核對及結算應收 付帳款人事,行政 與管理人事,行政 與管理人事安排,教育訓練,員工考核等人事安排,教育訓練,員工考核等業務業務對國內外接洽訂單對國內外接洽訂單半導體廠的製程半導體廠的製程 Process:晶圓製造清洗

5、薄膜形成光阻塗佈微影光罩製作蝕刻離子植入(摻雜)光阻剝離測試清洗設備濕式乾式乾燥薄膜設備CVDPVDSOGCMP氧化途佈設備塗佈機烘烤爐微影設備步進機顯影機蝕刻設備濕式乾式摻雜設備植入機回火擴散爐剝離設備Stripper測試設備測試機IC Wafer IC Wafer 晶圓的材料晶圓的材料 矽晶圓矽晶圓 Silicon Silicon WaferWafer 使用矽晶圓材料的優點:q 來源充足,不虞匱乏.q 可以製成純度極高的晶圓,一般以柴氏長晶法(Czochralski Method),大量成長大尺寸的矽單晶棒(Silicon Crystal Ingot).q 形成之氧化層(SiO2),可以作

6、為元件絕佳的絕緣材料.常見的 Wafer 尺寸有直徑:q 3 英吋(75mm)q 4 英吋(100mm)q 5 英吋(125mm)q 6 英吋(150mm)q 8 英吋(200mm)目前的主流尺寸q 12 英吋(300mm)將是未來幾年的主流尺寸CVD Chemical Vapor DepositionCVD Chemical Vapor Deposition化學氣相沉積法化學氣相沉積法 通入特定的化學氣體及Precursor(前導化學品)到反應室(Chamber),利用化學反應的方式,將反應物沉積在晶圓表面形成薄膜(Film)的一種技術.導體薄膜,半導體薄膜及絕緣體薄膜,是構成半導體元件的主

7、要材料.CVDCVD常見的方式有常見的方式有:常壓CVD(Atmospheric Pressure CVD)q簡稱 APCVD(760 torrs)低壓CVD(Low Pressure CVD)q簡稱 LPCVD(1 torr)次大氣壓CVD(Sub-Atmospheric CVD)q簡稱 SACVD電漿CVD(Plasma Enhanced CVD)q簡稱 PECVD(1 torr)高密度電漿CVD(High Density Plasma CVD)q簡稱 HDPCVD薄膜薄膜filmfilm的形成的形成,主要的功用是用作主要的功用是用作:q緩衝層(Buffer Layer)q隔離層(Isol

8、ation Layer)q罩幕層(Masking Layer)q介電材料(Dielectric)(半導體的功用)q絕緣層(Insulator Layer)q阻障層(Barrier Layer)q保護層(Passivation Layer)q黏合層(Glue Layer)q金屬層(Metal Layer)(導電用)CVDCVD製程的主要機台供應商及機台種類製程的主要機台供應商及機台種類OEMModelProcess FilmP5000SiO2,BPSG,Si3N4,W,WSix,.Centura/DXZSiO2,BPSG,Si3N4,.Centura/CXZSiO2Centura/WXZW,WS

9、ixUltima/HDPSiO2,BPSG,Si3N4,.ProducerSiO2,BPSG,Si3N4,.999999SiO210001000SiO2,BPSG,Si3N4,.15001500SiO2,BPSG,Si3N4,.20002000SiO2,BPSG,Si3N4,.Concept1SiO2,BPSG,Si3N4,.Concept2-AltusW,WSixConcept2-SequelSi3N4Concept2-Speed/HDPSiO2,BPSG,Si3N4,.ASMEagle10SiO2,BPSG,Si3N4,.TELMB2WSixWJAMTNovellusPVD Physica

10、l Vapor DepositionPVD Physical Vapor Deposition物理氣相沉積法物理氣相沉積法 一般說來,PVD可以有下列三種不同之技術:蒸鍍(Evaporation)分子束磊晶成長(Molecular Beam Epitaxy,MBE)濺鍍(Sputter)由於濺鍍(Sputter)可以同時達成極佳的 沉積效率 大尺寸的沉積厚度控制 精確的成分控制 較低的製造成本 所以濺鍍(Sputter)是現今矽基半導體工業所唯一採用的方式.PVD Physical Vapor DepositionPVD Physical Vapor Deposition物理氣相沉積法物理氣相

11、沉積法 顧名思義,PVD即是以物理變化的現象來進行,以達到薄膜沉積的目的.詳細說即是利用電漿所產生的離子,藉著離子對被濺鍍物體(靶Target)電極的轟擊,使電漿的氣相內具有被鍍物的粒子,然後沉積在Wafer上形成薄膜的一種技術.目前PVD(Sputter),主要是用來作金屬層的薄膜製作.(Al,W,Ti 等)PVDPVD製程的主要機台供應商及機台種類製程的主要機台供應商及機台種類OEMModelProcess FilmAMTEnduraAnelvaUlvacM2IMB2VarianDiffusion Diffusion 擴散擴散 此製程乃利用物質中之原子或是分子會因為高溫活化之緣故,而由高濃

12、度移至低濃度區域,我們稱之為擴散.擴散的情形在氣相或是液相時,通常在常溫或是較低的溫度即可,但是在半導體內之固態擴散則需要超過800oC以上才有可能發生.而擴散的製程,一般是在所謂的擴散爐內(Furnace)執行.擴散製程的目的是要將一些摻質(Dopant),一般為三族(P型摻質)及五族(N型摻質),擴散到特定的薄膜中,使此特定薄膜的電氣特性符合我們的需要.此種技術也叫做摻雜(Doping),也即加入一些特定雜質的意思.另一個可以做摻雜的製程即為離子植入(Ion Implanter).Diffusion(Furnace)Diffusion(Furnace)製程的主要機台供應商及機台種類製程的主

13、要機台供應商及機台種類OEMModelProcess Filmalfa-88S8SEDD-835DD-823DJ-823DJ-835BTUASMLAMTRTPTELKEIon Implanter Ion Implanter 離子植入離子植入 離子植入製程乃是將帶一定能量及電荷的帶電離子(摻雜),經過加速過程而植入於特定的薄膜中,使此特定薄膜的電氣特性達到我們的要求.因為用擴散的方法,會因為摻質原子的濃度受固態溶解度之限制及擴散過程中所引起的橫向擴散,而無法適用於次微米的元件製程,這正是離子植入技術在今日被大量用於半導體元件製程中的原因.平坦化技術平坦化技術 CMP(Chemical Mecha

14、nical Polishing)使用化學品(Slurry)與薄膜起化學反應之後,再將薄膜以機械拋光(PU Pad)的方式達到晶圓全面平坦化之目的.大多為:1.Oxide(介電層)之研磨,2.Metal(W,Al,Cu)之研磨.SOG(Spin On Glass)塗佈Silicate及Siloxanne系列材料於晶圓表面以製造平坦化之介電層之技術,製程類似光阻劑之塗佈.Wet Etching Wet Etching 濕式蝕刻濕式蝕刻 最早的蝕刻技術是利用特定溶液與薄膜間所進行的化學變化反應,來去除薄膜未被光阻覆蓋的部分,而達到蝕刻的目的.這種蝕刻方式也就是所謂的濕式蝕刻技術.優點:製程單純,設備

15、簡單,而且成本低,產能高,並且具有優秀的蝕刻選擇比.缺點:因為濕式蝕刻是利用化學反應來進行薄膜的去除,而化學反應本身並不具方向性,所以屬於等方向性的蝕刻.Dry Etching Dry Etching 乾式蝕刻乾式蝕刻 所謂乾式蝕刻,通常指的就是利用輝光放電(Glow Discharge)的方式,產生包含離子,電子等帶電粒子,以及具有高度化學活性的中性原子及自由基的電漿來進行薄膜移除的蝕刻技術.早期半導體製程的蝕刻技術是使用濕式蝕刻的方法,但當積體電路中的元件尺寸愈做愈小時,由於化學反應沒有方向性,所以逐漸被乾式蝕刻所取代.Dry EtchingDry Etching製程的主要機台供應商及機台

16、種類製程的主要機台供應商及機台種類OEMModelProcess FilmP5000SiO2,BPSG,Si3N4,W,WSix,.Centura/DPSAl,PolyCentura/ASPPR-StripperCentura/MxPMetalCentura/MxP+SiO2,BPSG,Si3N4,.Centura/eMxP+SiO2,BPSG,Si3N4,.Centura/Super eMxP+SiO2,BPSG,Si3N4,.44004400Poly45004500SiO2,BPSG,Si3N4,.47004700Metal91009100SiO2,BPSG,Si3N4,.94009400Poly96009600MetalUnity85008600DRMSiO2,BPSG,Si3N4,.GasonicsL3510PR-StripperPSCPR-StripperTOKPR-StripperMattsonPR-Stripper308308Metal501501Metal511511Poly632632MetalMAS180080008000CanonAMTLamTELHitachi