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半导体芯片生产企业 从书本到实践问题解析 半导体芯片生产因生产设备、工艺方法的不同使得要将理论上的设计能在生产上完全实现须将各工艺过程中理想条件的可实现性、工装夹具及操作所造成的差异认识清楚，对生产过程中的细节加以控制和必要的修正，才能建立稳定的生产线，获得高质量的产品。本文就硅器件生产中不同的工序常见的问题作一些肤浅的分析。 扩散 教科书上通常给出的扩散要求有Xj、R□、SiO2厚度等。为实现这些指标，应给定扩散温度、时间和气体流量等工艺参数。 为获得工艺条件的重复性和避免片子翘曲，通常在较低的温度下进出片。设定升降温速率，恒温时间能使片子在规定的温度曲线进行扩散。由于各台扩散炉的加热功率、散热条件不是完美匹配，会造成升降温偏离设定曲线。散热过快、加热功率相对不足的，升温速率将偏慢；保温性能好的，降温速率将偏慢，出现当前温度超过设定温度，超温值达到报警温差时就会报警，必须手动消除报警。这些情况都能造成产品一致性变劣。有些设备的控制程序里支持当升降温速率偏离设定曲线时可给予一段等待时间，在给定的等待时间内，温度到了设定值，程序立即继续往下运行，等待时间走完了，不管温度是否到设定值，程序自动继续往下运行。所以设置合理的等待时间，可以弥补温度偏离。 为获得一定厚度的SiO2，扩散炉内被通入水汽。多数扩散系统是采用H2和O2合成获得水汽。在H2气进炉之前的一段时间炉内的状态对扩散浓度的影响是重要的，H2气之后的影响相对较弱。因为目前仪器检测SiO2厚度可以达到较高精度，所以当氧化气氛控制得相当有把握时，可以将SiO2厚度作为扩散系统是否运行正常的参照。 扩散系统的气路必须连接正确。H2气不可以和O2气从同一根管路进入炉内！H2气应从管路伸进扩散炉管内一定长度，O2气直接进管颈，N2气可任意从其中一管进入。当N2气和H2气合用一气路且通H2气O2气时不通N2气，待H2气被切断后过一段时间又通N2气，会将电磁阀至管颈之间的残余H2气吹进炉，引起爆鸣。 有些扩散系统附有保护装置以策安全。一类是欠O2气保护：当无O2气时H2气阀门打不开。另一类是欠温度保护：当炉内未达到H2气燃烧温度（此温度值可以设置）时H2气阀门也打不开。有保护装置避免了H2气意外进炉，但也有弊端：每次炉管清洗必然要降温，清洗完恢复使用时往往忘了按“复位”（RESET）按钮，造成保护装置未复位，清洗后做第一炉片子H2气进不去。并不是所有扩散系统都有保护装置且功能完好，为保安全，当发生控制系统或整体停电时应关闭H2气手动阀。系统恢复供电后应检查各部分条件都满足要求时方可打开H2气阀门。 常温状态的舟不可以推入高温状态的石英管（或碳化硅管），只能推入保温状态（≤700℃）的石英管（或碳化硅管600℃）。大的温差将造成石英管（或碳化硅管）产生裂缝。 POCl3因成本低，扩散效果能基本满足，至今仍广泛使用。在炉管内多余的POCl3易形成粘稠液体，一方面对炉管造成沾污，一方面造成石英舟和石英管粘连，以至于拉不动。为此磷预炉管的帽子是采用的特殊形状，使大部分多余POCl3残留在帽子里，只有少量残留在石英管口。另外出舟时若拉不动应设法推动石英舟，一旦推动了，就易拉出，野蛮拉舟会折断石英钩。≤≥m?□█?孔Ф±Ф5°Ω 硅片在进炉前必须清洗以除去表面沾污。 所谓的RCA清洗有几种版本： NH4OH+H2O2+H2O→HF+H2O→HCl+ H2O2+H2O，即1#，HF，2#； NH4OH+H2O2+H2O→HCl+ H2O2+H2O→HF+H2O，即1#，2#，HF； NH4OH+H2O2+H2O→HF+H2O2，即1#，DHF。 其中1#和HF+H2O2对硅片表面有轻微腐蚀作用，能清除固体颗粒，但清除金属离子作用不强；2#清除金属离子作用强，但不能清除固体颗粒。 硅片清洗的过程中，从化学溶液中取出硅片后应先放入三级清洗槽内冲洗，然后放入二级、一级清洗槽内冲洗。从化学溶液中取出的硅片往往有残液滴落，禁止滴入一级清洗槽内。进炉的、不进炉的，只要是进入甩干机的硅片都必须从一级清洗槽内取出，冲洗不彻底的片子进甩干机会将甩干机沾污！ 甩干机里发生粉碎性碎片时，应报告。甩干机内腔应彻底清洗后方可继续使用。 扩散参数的检测也是有讲究的。 N表 SiO2厚度可以精确检测。 N衬 R□通常以四探针仪测得。四探针仪的测试条件对测试结果是有影响的，通常R□值较大的，以较小的电流测试，R□值较小的，以较大的电流测试。针尖不可有氧化层，针的压力应恒定。 上面的Xj表达式是分两步进行扩散的情况下，且再扩的扩散长度 Dt 远大于预扩的扩散长度才较为准确。简陋条件下的Xj测试需要有技术、耐心和对测试结果可信