《半导体工艺原理》课程教学课件（PPT讲稿）第2章 集成电路工艺介绍

Chapter2集成电路工艺介绍 1

1 Chapter2集成电路工艺介绍

集成电路生产流程 材料 +无尘室生产厂房 化学机械 金属化 介质沉积 测试 研磨 晶圆 离子注入 蚀刻与光 封装 H田 热处理 与光刻胶 刻胶 光刻版 出 光刻 最后测试 设计 2

2 集成电路生产流程 材料 设计 光刻版 无尘室生产厂房 测试 封装 最后测试 热处理 光刻 离子注入 与光刻胶 金属化 化学机械 研磨 介质沉积 晶圆 蚀刻与光 刻胶

成品率的重要意义 ·生产厂房的成本非常高，12时晶圆的生 产厂房成本>$1B ·无尘室 ·设备，每一项工具经常>$1M ·材料，高纯度，超高程度 ·设施 ·人员，训练和薪酬 3

3 成品率的重要意义 • 生产厂房的成本非常高，12吋晶圆的生 产厂房成本> $1B • 无尘室 • 设备, 每一项工具经常 > $1M • 材料, 高纯度,超高程度 • 设施 • 人员, 训练和薪酬

晶圆成品率 完好的晶圆数目 Yw= 使用的晶圆数目 4

4 晶圆成品率 = 完好的晶圆数目 使用的晶圆数目 YW

晶粒成品率 完好的晶粒数目 Y= 晶圆上的晶粒总数 5

5 晶粒成品率 YD = 完好的晶粒数目 晶圆上的晶粒总数

封装成品率 完好的晶片數目 Yc 品片的總數 6

6 封装成品率 晶片的總數 完好的晶片數目 YC =

整体的成品率 YT=YwxYpxYc Integration Product Fab Sort Assembly Overall Level Maturity Yield Yield Final Test Yield % % % % ULSI Mature 95 85 97 78 ULSI Mid 88 65 92 53 ULSI Introduction 65 35 70 16 LSI Mature 98 95 98 91 Discrete Mature 99 4 98 94 整体的成品率可以决定一间生产工厂是赚 钱还是赔钱

7 整体的成品率 YT =YW YD YC 整体的成品率可以决定一间生产工厂是赚 钱还是赔钱

晶圆生产成品率的制约因素 ·工艺制程步骤的数量 -ULSI:50-100个工艺操作 SLSI:600个工艺操作 一工艺操作包括多个工艺步骤及分步 分步骤 对晶圆操作次数 1.将晶圆从片架盒中取出并放入清洗舟内 2 2.晶圆清洗、漂洗和甩干 1 3.将晶圆从清洗盒中取出、检查并放到氧化舟内 2 4.将氧化舟从反应炉中取出 0 5.将晶圆从氧化舟中取出并放回到片架盒中 1 6.将测试的晶圆从片架盒中取出 2 对晶圆操作总数 8 8

晶圆生产成品率的制约因素 8 • 工艺制程步骤的数量 − ULSI：50-100个工艺操作 − SLSI：600个工艺操作 − 工艺操作包括多个工艺步骤及分步 分步骤 对晶圆操作次数 1. 将晶圆从片架盒中取出并放入清洗舟内 2 2. 晶圆清洗、漂洗和甩干 1 3. 将晶圆从清洗盒中取出、检查并放到氧化舟内 2 4. 将氧化舟从反应炉中取出 0 5. 将晶圆从氧化舟中取出并放回到片架盒中 1 6. 将测试的晶圆从片架盒中取出 2 对晶圆操作总数 8

晶圆生产成品率的制约因素 晶圆破碎和弯 -12英寸晶圆厚度800um - 热处理 一自动化设备 ·工艺制程不断变化 光刻掩模版缺陷 -污染物 一石英板基中的裂痕 一图案变形 9

9 晶圆生产成品率的制约因素 • 晶圆破碎和弯曲 − 12英寸晶圆厚度800m − 热处理 − 自动化设备 • 工艺制程不断变化 • 光刻掩模版缺陷 − 污染物 − 石英板基中的裂痕 − 图案变形

缺陷与成品率 1 Yoc (1+DA)” Y:整体成品率 D:致命性缺陷密度 A:芯片面积 n：制造步骤 10

10 缺陷与成品率 n DA Y (1 ) 1 +  Y：整体成品率 D：致命性缺陷密度 A：芯片面积 n ：制造步骤