半导体制造管理

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1、萬能科技大學工業管理系半導體製造管理1.半導體製造技術2.潔淨室管理與介紹授課教師：連瑞敬Jean-Luc,P1氮化矽/半導體的製造流程氧化膜雷射刻號晶片清洗氧化膜光阻覆膜化學蝕刻曝光顯影晶片投入複晶矽沈積電漿蝕刻矽化鎢沈積離子植入TEOS沈積硼磷氧化膜光罩投入成品產出金屬膜循環製程護層沈積光阻去除金屬層熱處理成品測試Jean-Luc晶片構裝晶圓測試晶背研磨,P2/電性測試Agenda•清洗•氧化•物理氣相成積•化學氣相沉積•微影•蝕刻•擴散•離子佈植•金屬連線Jean-Luc,P3清洗Jean-Luc,P4清洗簡介•由於積體電路內各元件及連線相當微細，因此製造過

2、程中，如果遭到塵粒、金屬的污染，很容易造成晶片內電路功能的損壞，形成短路或斷路等，導致積體電路的失效；我們除了要排除外界的污染源外，許多的積體電路製造步驟如高溫擴散、離子植入前均需要進行濕式清洗工作。濕式清洗工作乃是在不破壞晶圓表面特性的前提下，有效地使用化學溶液清除殘留在晶圓上之微塵、金屬離子及有機物之雜質。Jean-Luc,P5清洗工程•濕式洗淨–物理性•刷洗•高壓水柱•超音波震盪洗淨–化學性•有機溶劑(IPA、丙酮)—大量的有機物去除•化學洗淨液—特殊用途•純水—化學藥劑去除•乾式洗淨–紫外線臭氧(UVO-zone)—有機物、提高光阻塗佈性–電漿(含氧、非氧

3、)—含氧針對有機物Jean-Luc,P6清洗步驟Step化學溶劑清洗溫度清除之污染物1H2SO4+H2O2(4:1)120°C有機污染物2D.I.H2O室溫洗清NH4OH+H2O2+H2O3(1:1:5)(SC1)70-80°C微塵4D.I.H2O室溫洗清HCl+H2O2+H2O5(1:1:6)(SC2)70-80°C金屬離子6D.I.H2O室溫洗清7HF+H2O(1:50)室溫原生氧化層8D.I.H2O室溫洗清Jean-Luc,P7RCA清洗法•RCA清洗法為美商RCA公司所發展之矽晶圓清洗技術，於1965年應用於RCA元件製作上，並於1970年發表其清洗過程。

4、RCA清洗方法為二段步驟：濕式氧化及錯合反應。RCA清洗法可以有效去除晶圓上塵粒、有機物及金屬離子污染，一般亦稱之為標準清洗。Jean-Luc,P8SC-1清洗溶液•Standardclean1或簡稱SC-1為標準清洗的第一段製程，由5份去離子水+1份30％雙氧水＋1份29％氨水組成之鹼性過氧化物混合液，加溫至攝氏70-80度清洗，過後再以去離子水沖洗（rinse）。SC-1溶液作用為去除晶圓表面之塵粒吸附，可氧化及去除輕微的有機物污染及部份金屬原子污染。Jean-Luc,P9SC-2清洗溶液•Standardclean2或簡稱SC-2為標準清洗第二步驟，由6份去

5、離子水+1份30％雙氧水＋1份37％鹽酸組成之酸性過氧化物混合液，加溫至攝氏70-80度清洗，過後再以去離子水沖洗（rinse）。SC-2溶液可溶解鹼金屬離子和鋁、鐵及鎂之氫氧化物，此乃藉由鹽酸中氯離子與殘留金屬離子形錯合物而溶解於水溶液中。Jean-Luc,P10塵粒去除ＳＣ-1溶液清洗具有兩種去除塵粒污染的機制。第一、溶液的雙氧水可將矽晶圓氧化並生成二氧化矽氧化層，由於溶液中含有氨水，為鹼性溶液，可將生成之氧化層水解溶除，而使吸附氧化層上的塵粒脫除。第二、在鹼性水溶液中，微塵與晶圓表面同時帶負電荷，藉由「電雙層(doublelayer)排斥力」清除微塵。提昇清

6、洗溶液溫度，可增加吸附微塵的動能而脫離晶圓表面。配合百萬週波超音波震盪（megasoniccleaning），可破壞微塵與晶圓表面間之附著力，防止塵粒的再吸收，以利清洗。Jean-Luc,P11有機物去除•在進行RCA清洗之前，若是晶圓表面沾附有機物污染，會造成疏水性（hydrophobic）表面，使接續之水溶液清洗步驟效率大減，有機物污染可藉由硫酸加雙氧水混合液加溫至攝氏120-130度去除。硫酸可以造成有機物使脫水而碳化，而雙氧水可將碳化產物氧化成一氧化碳或二氧化碳氣體。Jean-Luc,P12UVLightClean•UV照射洗淨–目的：有機物洗淨–方法：提

7、高基板親水性，Contactangle會變小。UVLight提高基板親水性接觸角改變Jean-Luc,P13原生氧化層（nativeoxide）的去除•矽原子非常容易在含氧氣及水的環境下氧化形成氧化層，稱為原生氧化層。因此矽晶圓經過SC-1和SC-2溶液清洗後，由於雙氧水的強氧化力，在晶圓表面上會生成一層化學氧化層。為了確保閘極氧化層的品質，這表面氧化層必須在晶圓清洗過後加以去除。稀釋氫氟酸水溶液被用以去除原生氧化層，去除氧化同時，含在矽晶體圓表面形成矽氫鍵，而呈現疏水性（hydrophobic）表面。Jean-Luc,P14清洗槽•清洗晶圓時，選定裝有特定溶液的

8、清洗槽（如