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cob半导体制程技术

微机电制作技术,尤其是最大宗以硅半导体为基础的微细加工技术

silicon-basedmicromachining,原本就肇源于半导体组件的制程技术,所以必须先介绍清楚

这类制程,以免沦于夏虫语冰的窘态;

一、洁净室

一般的机械加工是不需要洁净室cleanroom的,因为加工分辨率在数十微米以上,远比日常

环境的微尘颗粒为大;但进入半导体组件或微细加工的世界,空间单位都是以微米计算,因此

微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上,便有可能影响到其上精密导线布局的样式,造成

电性短路或断路的严重后果;

为此,所有半导体制程设备,都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中,这就是洁净室的来由;

洁净室的洁净等级,有一公认的标准,以class10为例,意谓在单位立方英尺的洁净室空间内,

平均只有粒径微米以上的粉尘10粒;所以class后头数字越小,洁净度越佳,当然其造价也越

昂贵参见图2-1;

为营造洁净室的环境,有专业的建造厂家,及其相关的技术与使用管理办法如下：

1、内部要保持大于一大气压的环境,以确保粉尘只出不进;所以需要大型鼓风机,将经滤网的

空气源源不绝地打入洁净室中;

2、为保持温度与湿度的恒定,大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中;换言之,鼓风机

加压多久,冷气空调也开多久;

3、所有气流方向均由上往下为主,尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配,使粉尘在

洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度;

4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主;

5、所有人事物进出,都必须经过空气吹浴airshower的程序,将表面粉尘先行去除;

6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源,为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣,除

了眼睛部位外,均需与外界隔绝接触在次微米制程技术的工厂内,工作人员几乎穿戴得像航

天员一样;

当然,化妆是在禁绝之内,铅笔等也禁止使用;

7、除了空气外,水的使用也只能限用去离子水DIwater,de-ionizedwater;一则防止水中粉

粒污染晶圆,二则防止水中重金属离子,如钾、钠离子污染金氧半MOS晶体管结构之带电载子

信道carrierchannel,影响半导体组件的工作特性;去离子水以电阻率resistivity来定义

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好坏,一般要求至Ω-cm以上才算合格；为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV

紫外线杀菌等重重关卡,才能放行使用;由于去离子水是最佳的溶剂与清洁剂,其在半导体工

业之使用量极为惊人

8、洁净室所有用得到的气源,包括吹干晶圆及机台空压所需要的,都得使用氮气98%,吹干晶

圆的氮气甚至要求%以上的高纯氮以上八点说明是最基本的要求,另还有污水处理、废气排放

的环保问题,再再需要大笔大笔的建造与维护费用

二、晶圆制作

硅晶圆siliconwafer是一切集成电路芯片的制作母材;既然说到晶体,显然是经过纯炼与结

晶的程序;目前晶体化的制程,大多是采「柴可拉斯基」Czycrasky

拉晶法CZ法;拉晶时,将特定晶向orientation的晶种seed,浸入过饱和的纯硅熔汤Melt中,

并同时旋转拉出,硅原子便依照晶种晶向,乖乖地一层层成长上去,而得出所谓的晶棒ingot;

晶棒的阻值如果太低,代表其中导电杂质impuritydopant太多,还需经过FZ法

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