集成电路制造工艺第4章 集成电路制造中的污染控制
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集成电路制造过程中的质量控制技术研究随着科技的不断发展,集成电路在生活、工作中得到了广泛应用。
而集成电路制造过程中的质量控制技术的研究和应用也日益重要。
本文将介绍集成电路制造过程中的质量控制技术研究。
一、集成电路制造过程中的质量控制集成电路是一种微小电子器件,它的制造与精密加工技术有关。
集成电路的质量问题已经成为制造业的一大难题。
因此,制造业需要在生产中实施严格的质量控制,以保证产品的可靠性和稳定性。
在集成电路制造过程中,质量控制技术的应用可以从以下几个方面提升产品的质量和稳定性。
1. 制程控制制程控制是集成电路制造过程中的关键环节,它对产品的质量和成本都有极大的影响。
在制程控制中,要从原材料的选择、面积设计、掩膜、光刻、清洗、切割、焊接、测试等方面考虑,将每一个环节的控制做好。
2. 清洁度控制集成电路制造过程中的尘埃、油污等都会影响产品的质量和档次。
因此,制造工厂都要进行严格的清洁度控制。
在空气净化、工作服、定期检查等方面实施清洁度控制,以保证生产环境的洁净度。
3. 检测控制在每一个环节,都需要进行严格的检测控制,以保证产品的质量和稳定性。
在集成电路制造过程中,需要进行电性测试、焊接质量测试、成品测试、可靠性测试等多种测试,以保障产品质量。
4. 质量管理措施质量控制还需要建立一套完善的质量管理体系,对质量进行管理。
在质量管理措施中,需要实施工艺管理、生产线管理、质量证明管理、培训管理等措施。
二、集成电路制造过程中的质量控制技术研究随着技术的发展,集成电路制造过程中的质量控制技术也在不断创新和改进。
下面将详细介绍几种常见的集成电路制造过程中的质量控制技术。
1. 碳化硅陶瓷基板技术碳化硅陶瓷基板技术是一种新型的集成电路制造技术,在利用碳化硅材料制造基板的同时,可通过对基板上电极的控制使得制造的集成电路产品具有卓越的电性能力及生产偏差较小。
该技术能够实现大规模、高质量的生产,同时具有较高的集成度,具有良好的发展前景。
集成电路制造工艺第1章绪论1.1 课题背景在过去的的几十年里,一个以计算机、互联网、无线通信和全球定位系统为组成部分的信息社会逐渐形成。
这个信息社会的核心部分是由众多内建于系统中的细小集成电路(IC)芯片支持和构成的。
集成电路广泛应用于生活中的各个领域—诸如消费类产品、家庭用品、汽车、信息技术、电信、媒体、军事和空间应用。
结合纳米技术,持续不断的研究和开发即将使得集成电路更小和更强有力。
在可见的未来,计算机的尺寸将缩小到指甲盖大小,达到集成电路在尺寸、速度、价格及功耗方面实际可能的极限。
1.2 集成电路制造工艺发展概况随着硅平面工艺技术的不断完善和发展,到1958年,诞生了第一块集成电路,也就是小规模集成电路(SSL);到了20世纪60年代中期,出现了中规模集成电路(MSL);20世纪70年代前期,出现了大规模集成电路(LSL);20世纪70年代后期又出现了超大规模集成电路(VLSL);到了20世纪90年代就出现了特大规模集成电路(ULSL)。
集成电路的制造工艺流程十分复杂,而且不同的种类、不同的功能、不同的结构的集成电路,其制造工艺的流程也不一样。
人们常常以最小线宽(特征尺寸)、硅晶圆片的直径和动态随机存取存储器(DRAM)的容量,来评价集成电路制造工艺的发展水平。
在表1-1中列出了从1995年到2010年集成电路的发展情况和展望。
表1-1 集成电路的发展情况和展望年代1995 1998 2001 2004 2007 2010 特征尺寸/um 0.35 0.25 0.18 0.13 0.09 0.065DRAM容量/bit 64M 256M 1G 4G 16G 64G微处理器尺寸/mm²250 300 360 430 520 620DRAM尺寸/mm²190 280 420 640 960 1400 逻辑电路晶体管密度(晶体管数)/个4M 7M 13M 25M 50M 90M 高速缓冲器/(bit/cm²)2M 6M 20M 50M 100M 300M最大硅晶圆片直径/mm 200 200 300 300 400 400第2章半导体集成电路制造工艺流程2.1 概括本章以大量精美的图片、图表及具体详实的数据详细描述了集成电路制造的全过程。
集成电路制造工艺介绍集成电路制造工艺是指将电子元器件、线路和互连形成集成电路产品的过程。
随着技术的进步,集成电路制造工艺已经成为现代电子行业的关键环节之一。
本文将介绍集成电路制造工艺的基本概念、流程和主要制造工艺技术。
基本概念集成电路集成电路(Integrated Circuit,简称IC)是将大量的电子元器件(如晶体管、电容器等)、电路和互连线路集成在一个单一的芯片上的电子器件。
这种集成能够大幅度提高电路的可靠性和性能。
集成电路广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域。
制造工艺集成电路制造工艺是指在半导体材料上通过一系列的生产步骤,将电子元器件、线路和互连形成集成电路产品的过程。
制造工艺的核心目标是将集成电路的功能元件和互连线路精确地制造到芯片上,并与其他元器件进行可靠的连接。
制造工艺流程集成电路制造工艺通常包括以下几个主要步骤:1. 半导体材料准备半导体材料是制造集成电路的基础材料,常见的半导体材料包括硅、砷化镓等。
在制造工艺开始之前,需要对半导体材料进行准备和处理,包括去除杂质、增加纯度等。
2. 晶圆制备晶圆是制造芯片的基板,通常由半导体材料制成。
晶圆一般具有圆形形状,平整度非常高。
晶圆制备过程包括材料切割、研磨、抛光等步骤,以获得适合制造芯片的晶圆。
3. 光刻光刻是制造工艺中非常关键的一个步骤,主要用于在晶圆上形成图案。
光刻过程中使用光刻胶和掩模,通过光照、显影等步骤,将芯片的图案形成在光刻胶层上。
4. 刻蚀刻蚀是将光刻胶层和晶圆上不需要的部分删除的过程。
刻蚀过程中使用化学物质或物理方法,将芯片上的材料去除,只留下光刻胶层下的图案。
5. 沉积沉积是向晶圆上添加新的材料的过程。
沉积常用于填充刻蚀后的结构空隙,形成连接线或其他元器件。
6. 金属化金属化是为了增加电路的导电性,将金属材料沉积在晶圆上,形成连线和连接电路。
7. 封装测试封装是将制造好的芯片通过封装工艺封装成完整的芯片产品的过程。
第四章IC制造中的沾污控制一个硅片表面具有多个芯片,每个芯片有差不多数以百万计的器件和互连线路,它们对沾污都非常敏感。
为使芯片上的器件功能正常,避免硅片制造中的沾污是绝对必要的。
为了控制制造过程中不能接受的沾污,半导体产业开发了净化间。
净化间本质上是一个净化过的空间,它以超净空气把芯片制造与外界的沾污环境隔离开来,包括化学品、人员和常规的工作环境。
4.1沾污的类型沾污是指半导体制造过程中引入半导体硅片的任何危害芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。
沾污经常导致有缺陷的芯片,致命缺陷是导致硅片上的芯片无法通过电学测试的原因。
据估计80%的芯片电学失效是由沾污带来的缺陷引起的。
净化间沾污分为五类:颗粒、金属杂质、有机物沾污、自然氧化层、静电释放。
一.颗粒颗粒是能粘附在硅片表面的小物体。
在半导体制造过程中,颗粒能引起电路开路或短路。
它们能在相邻导体间引起短路。
颗粒还可以是后续各节讨论的其他类型沾污的来源。
半导体制造中,可以接受的颗粒尺寸的粗略法则是它必须小于最小器件特征尺寸的一半。
大于这个尺寸的颗粒会引起致命的缺陷。
例如0.18微米的特征尺寸不能接触0.09微米以上尺寸的颗粒。
为了有个感性认识,人类头发的直径约为90微米,0.09微米的尺寸则比人类头发尺寸小1000倍之多。
硅片表面的颗粒密度代表了特定面积内的颗粒数。
更高的颗粒密度产生致命缺陷的机会也更大。
颗粒检测已经广泛采用激光束扫描硅片表面和检测颗粒散射的光强及位置来进行。
二.金属杂质危害半导体工艺的典型金属杂质是碱金属,即周期表中的ⅠA族元素,因为它们容易失去一个价电子成为阳离子,与非金属的阴离子反应形成离子化合物。
金属在所有用于硅片加工的材料中都要严格控制。
表4.1列出了一些典型的金属杂质元素。
金属来自于化学溶液或者半导体制造中的各种工序。
另一种金属沾污的来源是化学品同传输管道和容器的反应。
金属可以通过两种途径淀积在硅片表面上。
第一种途径,金属通过金属离子与位于硅片表面的氢离子的电荷交换而被束缚在硅表面。