半导体生产与洁净度40页PPT
半导体第五讲硅片清洗(4课时)——芯片制造流程课件PPT
70~80C, 10min
碱性(pH值>7)
✓可以氧化有机膜
✓和金属形成络合物
✓缓慢溶解原始氧化层,并再氧化——可以去除颗粒
✓NH4OH对硅有腐蚀作用
RCA clean is
OH-
OH-
OH-
OH- OH-
OH-
“standard process” used to remove organics,
heavy metals and
=0.02 ppb !!
12
颗粒粘附
所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。
颗粒来源:
✓空气 ✓人体 ✓设备 ✓化学品
超级净化空气
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等,机器手/人
超纯化学品 去离子水
特殊设计及材料 定期清洗
13
各种可能落在芯片表面的颗粒
14
❖粒子附着的机理:静电力,范德华力,化学键等 ❖去除的机理有四种:
19
自然氧化层(Native Oxide)
➢ 在空气、水中迅速生长 ➢ 带来的问题:
✓ 接触电阻增大 ✓ 难实现选择性的CVD或外延 ✓ 成为金属杂质源 ✓ 难以生长金属硅化物
➢ 清洗工艺:HF+H2O(ca. 1: 50)
20
2、硅片清洗
有机物/光刻 胶的两种清 除方法:
SPM:sulfuric/peroxide mixture H2SO4(98%):H2O2(30%)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2+H2O (适合于几乎所有有机物)
alkali ions.
22
SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70~80C, 10min 酸性(pH值<7)
半导体知识介绍PPT课件
Wafer Mount 晶圆安装 贴蓝膜
Wafer Saw 晶圆切割
Wafer Wash 清洗
UV 光照
➢ 将晶圆粘贴在蓝膜(Mylar)上,使得
即使被切割开后,不会散落;
➢ 通过Saw Blade将整片Wafer切割成一
个个独立的Dice,方便后面的 Die Attach
等工序;
➢ Wafer Wash主要清洗Saw时候产生的各种粉尘,清洁Wafer;
在某一需求范围内,而所给予特别设计的车间。
4
无尘室的等级
洁净度级别 粒 径 (um)
0.1 0.2 0.3 0.5 5.0
1 35 7.5 3
1
NA
10 350 75 30 10
NA
100 NA 750 300 100 NA
1000 NA NA
NA 1000 7
10000 NA NA源自NA 10000 70➢ UV光照,光照后,底下贴膜不会沾的太紧。
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Die bonding固晶/装片 DB就是把芯片装配到框架上去
Write Epoxy 点银浆
Die Attach 芯片粘接
Epoxy Cure 银浆固化
➢ 银浆成分为环氧树脂填充金属粉末(Ag); ➢ 有三个作用:将Die固定在Die Pad,散热作用,导电作用;
Epoxy Storage: 零下50度存放;
Epoxy Aging: 使用之前回温24H,除去气
泡;
Epoxy Writing:
点银浆于L/F的Pad上,
Pattern可选;
18
引线框架
【Lead Frame】引线框架
经过一系列的操作
溶解
9
拉单晶
半导体芯片制造洁净室介绍
半导体芯⽚制造洁净室介绍洁净室介绍⽬录洁净室的定义洁净室的由来洁净室的等级洁净室的计算洁净室在颀中的应⽤洁净室的定义洁净室为将⼀定空间范围内空⽓中的微尘粒⼦、有害空⽓、细菌等污染物排除,并将室内的温湿度、洁净度、室内压⼒、⽓流速度与⽓流分布、噪⾳震动及照明、靜电控制在某⼀需求范围内,⽽给于特別设计的房间以符合制程⼯艺之需求洁净室的等级空⽓洁净度:洁净空⽓中含尘量多少的程度(即含尘浓度),含尘浓度⾼则洁净度低,含尘浓度低则洁净度⾼。
等级划分:美国联邦标准(USAFederalStandard)209E(1992年)(以单位体积空⽓中⼤于等于0.5um 粒径的粒⼦个数直接命名)⽇本JISB9920标准(以单位体积空⽓中⼤于等于0.1um粒径的粒⼦个数以10n表⽰,按指数n命名为洁净度等级)被控制的含尘浓度的具体规定1、何状态下的含尘浓度动态、静态、空态2、何范围内的含尘浓度离地0.8~1.5m⾼的区域。
洁净室的计算当按洁净级别划分时,换⽓次数为:100级≥360次/h1000级≥50次/h10000级≥25次/h100000级≥15次/h当然⽓流速度也是有限制的:乱流洁净室:吹过⽔平⾯的⽓流速度<0.2m/s层流洁净室:垂直平⾏流洁净室≥0.25m/s⽔平平⾏流洁净室≥0.35m/s循环次数的计算FFU是将污染之空⽓过滤,稀释,使洁净室的环境能达到制程⼯艺所需之环境,其单位时间内循环次数直接决定着洁净室的品质。
单位时间内循环次数可按下式计算:n1=n2us/V式中:n1为:换⽓次数次/sn2为:FFU个数u为:经过HEPA的风速m/sV为:房间的体积m3S为:FFU截⾯积m2Particle计算公式各种要求粒径D的粒⼦最⼤允许浓度Cn由以下公式确定:式中:Cn——⼤于或等于要求粒径的粒⼦最⼤允许浓度(pc/m3);Cn是以四舍五⼊⾄相近的整数,有效位数不超过三位。
N——洁净度等级,数字不超出9,洁净度等级整数之间的中间数可以按0.1为最⼩允许递增量。
半导体芯片制造洁净室介绍
Clean class
0.1
0.2
0.3
0.5
5.0
1
35.0
7.50
3.00
1.00
NA
10
350
75.0
30.0
10.0
NA
100
NA
750
300
100
NA
1000
NA
NA
NA
1000
7.0
10000
NA
NA
NA
10000
70.3
100000
NA
NA
NA
100000
700
日本JISB9920标准 (以单位体积空气中大于等于0.1um粒径的粒子个数以10n表示,按指数n命名为洁净度等级)
洁净室介绍
目录
洁净室的定义 洁净室的由来 洁净室的等级 洁净室的计算 洁净室在颀中的应用
洁净室的定义
洁净室为将一定空间范围内空气中的微 尘粒子、有害空气、细菌等污染物排除, 并将室内的温湿度、洁净度、室内压力、 气流速度与气流分布、噪音震动及照明、 靜电控制在某一需求范围内,而给于特 別设计的房间以符合制程工艺之需求
0.7
无窗土建或洁净室 (次/h)
0.6
9.81
1.5
1.2
1.0
1ห้องสมุดไป่ตู้.72
2.2
1.8
1.5
19.62
3.0
2.5
2.1
24.53
3.6
3.0
2.5
29.43
4.0
3.3
2.7
34.34
4.5
3.8
3.0
39.24
半导体生产与洁净度.ppt
进入车间的必要条件(我们人员需要遵守的)
二,进出洁净区的管理规定: ●工作服,工作帽和工作鞋不允许穿到更衣室的外面(包括钢头鞋) ●进入车间前必须穿好工作服,工作帽和工作鞋 ●必须进行风淋20秒,如果风淋无反应,请点风淋按钮 ●进入车间后戴好口罩 ●头发必须放在帽子里,男孩不允许留长发 ●自己的衣服帽子不要露在工作服的外面 ●进入扩散间必须穿洁净服,并且再次进行风淋
我们车间扩散间是1万级,其它区域是 洁净度以每立方米(或叫每立方英尺)空气中的最大允许粒子来确 定。等级名称为每立方米空气中大于等于0.5微米的最大允许粒子数的常 用对数值(以10为底),(英制单位是等级名称为每立方英尺空气中大于 等于0.5微米的最大允许粒子数)
检测(颗粒测试仪)
1)浮游粒子洁净度的检测(颗粒测试仪) 采样:任何洁净区的取样净区均匀分布,每个选定的取样点应至少取样一次。在一个区内总共 应最少取样5次,每个取样点取样应多于一次,而不同的取样点取样次可以不同 2)取样量度和取样时间:取样量不少于0.00283立方米(合0.1立方英尺),并 且计算所得取样量结果不得四舍五入。取样时间可以用取样量除以取样速率来计 算。
进入车间的必要条件(我们人员需要遵守的)
三,影响工艺卫生的因素与规定:
二、工艺过程中的洁净
工艺过程中的洁净必须根据工艺要求进行对于所用原材料必须符合工艺要求,对于使用设备、工夹具、 器皿的清洗周期在工艺文件中必须作出规定来严格执行
洁净区的管理
• 进出洁净区的管理规定 • 净化区行为规则 • 环境颗粒管理规定 • 净化度管理规定 • P.H值管理规定 • 纯水管理规定 • 生产用气体管理规定
半导体生产与洁净度
半导体特性决定其制造过程必须有洁净度要求
杂质对半导体的特性有着改变或破坏其性能的作用,所 以在半导体器件生产过程中对什么都必须严格控制,杂 质有各种各样的,如金属离子会破坏半导体器件的导电 性能,灰尘粒子破坏半导体器件的表面结构等。
半导体生产过程培训课件PPT(共 48张)
Silicon Manufacturing
Group Members
Young Soon Song Nghia Nguyen Kei Wong Eyad Fanous Hanna Kim Steven Hsu
CYLINDER OF MONOCRYSTALLINE
The Silicon Cylinder is Known as an Ingot
Typical Ingot is About 1 or 2 Meters in Length
Can be Sliced into Hundreds of Smaller Circular Pieces Called Wafers
4. Diffusion & Ion Implantation
a) Diffusion b) Other effects c) Ion Implantation
Silicon Manufacturing
Crystal Growth and Wafer Manufacturing
FABRICATING SILICON
Czochralski Process is a Technique in Making Single-Crystal Silicon
A Solid Seed Crystal is Rotated and Slowly Extracted from a Pool of Molten Si
Requires Careful Control to Give Crystals Desired Purity and Dimensions
HISTORY
半导体生产与洁净度
半导体之所以得到广泛的应用,是因为它存在着一些 导体和绝缘体所没有的独特性能。 1、导电能力随温度灵敏变化
导体、绝缘体的电阻率随温度变化很小,(导体温 度每升高一度,电组率大约升高0.4%)。而半导体则不 一样,温度每升高或降低1度,其电阻就变化百分之几, 甚至几十,当温度变化几十度时,电阻变化几十,几万 倍,而温度为绝对零度(-273℃)时,则成为绝缘体。
半导体基本知识
物体 电阻率
导体
半导体
绝缘体
Ω· CM
<10-3
10-3~108
>108
半导体基本知识
二、半导体特性
半导体中参与导电的有两种载流子——电子和空穴。纯 净的(不含杂质)的半导体(称本征半导体)中有一个电 子就必然有一个空穴。即电子和空穴的数量相等。
本征半导体示意图
电子 空穴
半导体基本知识
半导体基本知识
• 四、杂质对半导体的性能的影响
硅中五种掺杂的载流子浓度
• 重掺杂:杂质含量为10万分之一,载流子浓度提高1亿倍 • 轻掺杂:杂质含量为10亿分之一,载流子浓度提高1千倍
硅中原子 重掺杂P型 轻掺杂P型 本 征 轻掺杂N型 重掺杂N型
数
(NA=
(NA=
(ND=
(ND=
6.023e23个 1.5e18个
尘埃等固态物质污染
• 扩散前硅片表面如果落有尘埃等固态物质,它 们将阻挡三氯氧磷向硅片内的扩散,该处仍将 是P型。当上电极或栅线正落在该处,就将P-N 结短路或微短路,使Voc降低。
• 硅片表面如果受到污染,将使表面复合增大, 对Voc的影响洁净度要求
• 综前所述杂质对半导体的特性起着改变 或破坏其性能的作用,所以在太阳电池 生产过程中对此必须严格控制。
半导体设备洁净度 设计
半导体设备洁净度设计1.引言1.1 概述概述部分内容:引言的目的是为了向读者介绍本文的主要内容和目的。
本文将讨论半导体设备洁净度的重要性以及设计半导体设备洁净度的关键要素。
随着科技的不断进步,半导体技术在各个领域中的应用越来越广泛。
而在半导体制造过程中,洁净度是一个至关重要的因素。
半导体设备洁净度的高低直接关系着半导体产品的质量和性能。
在半导体制造过程中,微小的杂质和粒子都可能对产品的性能产生不利影响。
这些杂质和粒子可能会引起电子设备的故障、短路或降低产品的寿命。
因此,保持半导体设备的洁净度对于确保产品质量和可靠性至关重要。
为了设计和维持半导体设备的洁净度,有几个关键要素需要考虑。
首先,生产环境应该具备高水平的空气质量控制措施。
这包括过滤空气中的灰尘和微粒,并保持恒定的温度和湿度。
其次,操作人员应该经过专门的培训,以确保他们在工作时遵循正确的清洁程序和卫生操作。
此外,设备的设计和维护也是确保洁净度的重要因素。
设计应该考虑到材料的选择和表面处理,以减少粒子的产生和积聚。
定期的设备维护和清洁也是保持洁净度的关键步骤。
通过本文的讨论,我们希望读者能够认识到半导体设备洁净度的重要性,并对设计和维护洁净度的关键要素有所了解。
只有通过合理的设计和有效的控制措施,我们才能确保半导体产品的质量和性能,同时推动半导体技术的进一步发展。
接下来的章节将更加详细地探讨半导体设备洁净度的重要性以及设计要点,并展望未来洁净度的发展方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:文章结构的设计是为了确保读者能够清晰地了解和掌握本文的内容和逻辑。
本篇文章分为三个主要部分:引言、正文和结论。
在引言部分(通常位于文章的开头),我们将对半导体设备洁净度进行概述,介绍本文的目的,并简要描述本文的结构。
首先,我们将概述半导体设备洁净度的概念并强调其重要性。
接着,我们将介绍本文的结构和每个部分的内容。
正文部分是本文的核心部分,将详细探讨半导体设备洁净度的重要性和设计要素。
1.半导体生产与洁净度解析
一步削弱原来PN结的电场,所以电流更要增加。
P
+ +
N
-
空穴移动方向
+
+ + +
—
-
电子移动方向
+
PN结电场方向 外加反向电压产生的电场方向 反向电流很小 (b)外加反向电压时阻挡层变厚
外加电场方向对PN结的影响
因此,PN结中原来的电场被加强了,阻挡层厚度增
加了。N区中的多数载流子——电子和P区中的多数
半导体生产与洁净度
微电子的发展史
一、集成电路的发展
1、1904年和1906年真空二极管和真空三极管的问
世;
2、1950年世界上第一个结型晶体管诞生; 3、1958年世界上第一块集成电路研制成功; 4、日本公司将集成电路从军事用途带入民用领域。
二、太阳能电池的发展
1、1951年在贝尔实验室诞生; 2、60年代用于航天领域,转换效率为10%;
电子
空穴
N型半导体示意图
掺入杂质铟(或铝、硼之类):这块半导体中会产生许多新 的电子和空穴。空穴的数目以压倒多数超过电子,导电作用 主要由空穴来决定,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 这种类型半导体叫空穴型半导体,简称P型半导体。
电子
空穴
P型半导体示意图
工作原理
• N型半导体的多数载流子——电子在电场作用下向外加电压
P
-
N
薄层B
(b)空穴由P区扩散到N区
载流子在半导体中的扩散
由于空穴和电子的扩散,使薄层A带正电,而薄层B带负电, 因此在薄层A、B间产生一个电场,如下图。这个电场的方 向是由N区指向P区。这个电场会阻止电子继续往P区扩散也 阻止空穴继续往N区扩散,但是刚开始电子和空穴的扩散占 优势。 随着电子和空穴的不断扩散,N区和P区失去的电子 和空穴越来越多,薄层A和B越来越厚,形成的电场的作用 越来越强。最后,电场的作完全抵消了扩散,达到了动态 平衡状态。
1.半导体生产与洁净度
电流方向
P
N
i
P
N
(a)
(b)
PN结加压的实验
分析之一——外加正向电压: 当PN结正向连接时,即P区接电池正极,N区接电池 负极,这时外加电压在PN结中产生的电场方向是由P 区指向N区的,恰好与PN结原来形成的电场方向相 反。
P
-
N
+
+ + + + +
• 导体中含少量的杂质对导体的导电能力影响极小, 但是杂质对半导体的性能却影响很大。
掺入杂质锑(或磷、砷之类):新产生的电子数量远远超过 原来未掺入杂质前的电子或空穴的数量。电子的数目以压倒 多数超过空穴,导电作用主要由电子来决定,电子称为“多 数载流子,空穴称“少数载流子”。 这种类型半导体叫电 子型半导体,简称N型半导体。
的“正端”移动,而少数载流子——空穴在电场作用下向外加
电压的“负端”移动,在半导体内构成电流。电流方向与带负 电的电子运动方向相反。
电流方向
空穴移动方向
电子移动方向
N型半导体
• P型半导体的多数载流子——空穴在电场作用下向外加电压
的“负端”移动,而少数载流子——电子在电场作用下向外加
电压的“正端”移动,在半导体内构成电流。电流方向与带正 电的空穴运动方向相同。
电子
空穴
N型半导体示意图
掺入杂质铟(或铝、硼之类):这块半导体中会产生许多新 的电子和空穴。空穴的数目以压倒多数超过电子,导电作用 主要由空穴来决定,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 这种类型半导体叫空穴型半导体,简称P型半导体。
电子
空穴
P型半导体示意图
半导体制程-洁净室
人 員 疏 散 方 向 大門
走 廊
緊急逃生
量測儀器區
消防設備 Thermal RTA
討論區
Air Shower
PE-CVD
RIE
E-GUN Sputter
消防設備 HDP-CVD
(預計與廠商合 作採購)
desk Oven
Wet Benc
h
Mask Aligner
元件設計模擬與 資料處理區
消防設備
廠務區
室內循環。
2.人員及機器的配置及管理需注意。 3.到穩定狀態需要依段時間。
層流式潔淨室
層流式空氣氣流運動成ㄧ均勻之直線空氣由 覆蓋率百分之百之過濾器進入室內,並由高 架地板或兩側格強板回風,此型式適用於潔 淨室等級需求較高之環境使用,一般其潔淨 室等級為Class1~100。
此型分為二種:水平層流式及垂直層流式
缺點 1.須注意天花板的無效空間如照明等 (防止亂流)。
2.換過濾器較麻煩。 3.設備費用非常高。 4.隔間的擴充比較困難。
潔淨室用空調箱
MAU:(Make up air handling unit) 是一種特殊的空氣處理裝置,可提供乾 淨的空氣和穩定的溫度,溼度及壓力控 制。
潔淨室依不同潔淨度等級,其建議換氣 次數如下: ¾ Class 100K:換氣次數 20 ~ 25 次/小時 ¾ Class 10K:換氣次數 40 ~ 50 次/小時 ¾ Class 1K:換氣次數 60 ~ 70 次/小時 以上潔淨室系統為亂流型態
水平層流式潔淨室
水平式空氣自過濾器單方向吹出,由對邊牆壁之 回風系統回風,塵埃隨風向排於室外。
優點:構造簡單,運轉後短時間內即可變穩定。 缺點:建造費用比亂流式高室內空間不易擴充。
半导体生产与洁净度培训
• 控制:在生产过程中对污染物进行监
• 环境:如空气、水、尘埃等
测和控制,防止污染物扩散
• 消除:对已经产生的污染物进行清除
和处理,确保产品质量
洁净度对半导体器件性能的影响
洁净度对半导体器件的可靠性和稳定性具有重要影响
• 可靠性:洁净度高的半导体器件在长时间运行过程中性能稳定,故障率低
• 稳定性:洁净度高的半导体器件在受到外部干扰时性能波动小,稳定性好
• 培训:对员工进行卫生知识和技能培
• 无尘手套:防止手汗和油脂污染产品
训,提高员工的卫生意识和操作技能
员工培训与考核
员工培训:定期对员工进行洁净度知识、操作技能
等方面的培训
员工考核:通过理论考核和实际操作考
核,确保员工具备合格的洁净度操作水
平
• 洁净度知识:让员工了解洁净度对产
• 理论考核:通过书面考试,检验员工
死潜在微生物
高设备的稳定性和使用寿命
死潜在微生物
废弃物处理与回收
废弃物处理:对生产过程中产生的废弃物进行分类
收集、处理,防止污染物的扩散
废弃物回收:对生产过程中产生的可回
收废弃物进行回收,降低生产成本
• 分类收集:对不同类别的废弃物进行
• 可回收废弃物:如金属、有机物等
分类收集,如固体废弃物、液体废弃物
03
半导体生产环境的洁净度控制
洁净室的设计与布局
洁净室的设计:根据半导体生产过程中的污染物类
型和控制要求进行设计
洁净室的布局:考虑人流、物流和气流
等因素进行布局
• 污染物类型:如颗粒、金属离子、有
• 人流:设立更衣室、风淋室等,确保
机物等
人员进入洁净室前的清洁