芯片制造知識講解:PIE知識問答
1、LDD是什幺的縮寫? 用途為何?
答:LDD: Lightly Doped Drain. LDD是使用較低濃度的源/漏極, 以防止組件產(chǎn)生熱載子效應的一項工藝。
2、何謂 Hot carrier effect (熱載流子效應)?
答:在線寛小于0.5um以下時, 因為源/漏極間的高濃度所產(chǎn)生的高電場,導致載流子在移動時被加速產(chǎn)生熱載子效應, 此熱載子效應會對gate oxide造成破壞, 造成組件損傷。
3、何謂Spacer? Spacer蝕刻時要注意哪些地方?
答:在柵極(Poly)的兩旁用dielectric(介電質(zhì))形成的側(cè)壁,主要由Ox/SiN/Ox組成。蝕刻spacer 時要注意其CD大小,profile(剖面輪廓),及remain oxide(殘留氧化層的厚度)。
4、Spacer的主要功能?
答:①使高濃度的源/漏極與柵極間產(chǎn)生一段LDD區(qū)域; ②作為Contact Etch時柵極的保護層。
5、為何在離子注入后, 需要熱處理( Thermal Anneal)的工藝?
答:①為恢復經(jīng)離子注入后造成的芯片表面損傷; ②使注入離子擴散至適當?shù)纳疃?/span>; ③使注入離子移動到適當?shù)木Ц裎恢谩?/span>
6、SAB是什幺的縮寫? 目的為何?答:SAB:Salicide block, 用于保護硅片表面,在RPO (Resist Protect Oxide) 的保護下硅片不與其它Ti, Co形成硅化物(salicide)。
7、簡單說明SAB工藝的流層中要注意哪些?
答:①SAB 光刻后(photo),刻蝕后(etch)的圖案(特別是小塊區(qū)域)。要確定有完整的包覆(block)住必需被包覆(block)的地方。 ②remain oxide (殘留氧化層的厚度)。
8、何謂硅化物( salicide)?
答:Si 與 Ti 或 Co 形成 TiSix 或 CoSix, 一般來說是用來降低接觸電阻值(Rs, Rc)。
9、硅化物(salicide)的形成步驟主要可分為哪些?
答:①Co(或Ti)+TiN的沉積;②第一次RTA(快速熱處理)來形成Salicide。③將未反應的Co(Ti)以化學酸去除。④第二次RTA (用來形成Ti的晶相轉(zhuǎn)化, 降低其阻值)。
10、MOS器件的主要特性是什幺?答:它主要是通過柵極電壓(Vg)來控制源,漏極(S/D)之間電流,實現(xiàn)其開關(guān)特性。
11、我們一般用哪些參數(shù)來評價device的特性?
答:主要有Idsat、Ioff、Vt、Vbk(breakdown)、Rs、Rc;一般要求Idsat、Vbk (breakdown)值盡量大, Ioff、Rc盡量小,Vt、Rs盡量接近設計值.
12、什幺是Idsat?Idsat 代表什幺意義?
答:飽和電流。也就是在柵壓(Vg)一定時,源/漏(Source/Drain)之間流動的最大電流。
13、在工藝制作過程中哪些工藝可以影響到Idsat?
答:Poly CD(多晶硅尺寸)、Gate oxide Thk(柵氧化層厚度)、AA(有源區(qū))寬度、Vt imp.條件、LDD imp.條件、N+/P+ imp. 條件。
14、什幺是Vt? Vt 代表什幺意義?
答:閾值電壓(Threshold Voltage),就是產(chǎn)生強反轉(zhuǎn)所需的最小電壓。當柵極電壓Vg<Vt時, MOS處于關(guān)的狀態(tài),而Vg〉=Vt時,源/漏之間便產(chǎn)生導電溝道,MOS處于開的狀態(tài)。
15、在工藝制作過程中哪些工藝可以影響到Vt?
答:Poly CD、Gate oxide Thk. (柵氧化層厚度)、AA(有源區(qū))寬度及Vt imp.條件。
16、什幺是Ioff? Ioff小有什幺好處
答:關(guān)態(tài)電流,Vg=0時的源、漏級之間的電流,一般要求此電流值越小越好。Ioff越小, 表示柵極的控制能力愈好, 可以避免不必要的漏電流(省電)。
17、什幺是 device breakdown voltage?
答:指崩潰電壓(擊穿電壓),在 Vg=Vs=0時,Vd所能承受的最大電壓,當Vd大于此電壓時,源、漏之間形成導電溝道而不受柵壓的影響。在器件越做越小的情況下,這種情形會將會越來越嚴重。
18、何謂ILD? IMD? 其目的為何?
答: ILD :Inter Layer Dielectric, 是用來做device 與 第一層metal 的隔離(isolation),而IMD:Inter Metal Dielectric,是用來做metal 與 metal 的隔離(isolation).要注意ILD及IMD在CMP后的厚度控制。
19、一般介電層ILD的形成由那些層次組成?
答:① SiON層沉積(用來避免上層B,P滲入器件);② BPSG(摻有硼、磷的硅玻璃)層沉積;③ PETEOS(等離子體增強正硅酸乙脂)層沉積;最后再經(jīng)ILD Oxide CMP(SiO2的化學機械研磨)來做平坦化。
20、一般介電層IMD的形成由那些層次組成?答:① SRO層沉積(用來避免上層的氟離子往下滲入器件);② HDP-FSG(摻有氟離子的硅玻璃)層沉積;
③ PE-FSG(等離子體增強,摻有氟離子的硅玻璃)層沉積;
使用FSG的目的是用來降低dielectric k值, 減低金屬層間的寄生電容。最后再經(jīng)IMD Oxide CMP(SiO2的化學機械研磨)來做平坦化。
21、簡單說明Contact(CT)的形成步驟有那些?答:Contact是指器件與金屬線連接部分,分布在poly、AA上。
① Contact的Photo(光刻);
② Contact的Etch及光刻膠去除(ash & PR strip);
③ Glue layer(粘合層)的沉積;
④ CVD W(鎢)的沉積
⑤ W-CMP 。
22、Glue layer(粘合層)的沉積所處的位置、成分、薄膜沉積方法是什幺?答:因為W較難附著在Salicide上,所以必須先沉積只Glue layer再沉積WGlue layer是為了增強粘合性而加入的一層。主要在salicide與W(CT)、W(VIA)與metal之間, 其成分為Ti和TiN, 分別采用PVD 和CVD方式制作。
23、為何各金屬層之間的連接大多都是采用CVD的W-plug(鎢插塞)?
答:① 因為W有較低的電阻;② W有較佳的step coverage(階梯覆蓋能力)。
24、一般金屬層(metal layer)的形成工藝是采用哪種方式?大致可分為那些步驟?答:① PVD (物理氣相淀積) Metal film 沉積;② 光刻(Photo)及圖形的形成;③ Metal film etch 及plasma(等離子體)清洗(此步騶為連序工藝,在同一個機臺內(nèi)完成,其目的在避免金屬腐蝕);④ Solvent光刻膠去除。
25、Top metal和inter metal的厚度,線寬有何不同?答:Top metal通常要比inter metal厚得多,0.18um工藝中inter metal為4KA,而top metal要8KA.主要是因為top metal直接與外部電路相接,所承受負載較大。一般top metal 的線寬也比 inter metal寬些。
26、在量測Contact /Via(是指metal與metal之間的連接)的接觸窗開的好不好時, 我們是利用什幺電性參數(shù)來得知的?
答:通過Contact 或Via的 Rc值,Rc值越高,代表接觸窗的電阻越大, 一般來說我們希望Rc是越小越好的。
27、什幺是Rc? Rc代表什幺意義?
答:接觸窗電阻,具體指金屬和半導體(contact)或金屬和金屬(via),在相接觸時在節(jié)處所形成的電阻,一般要求此電阻越小越好。
28、影響Contact (CT) Rc的主要原因可能有哪些?
答:①ILD CMP 的厚度是否異常;②CT 的CD大?。?/span>③CT 的刻蝕過程是否正常;④接觸底材的質(zhì)量或濃度(Salicide,non-salicide);⑤CT的glue layer(粘合層)形成;⑥CT的W-plug。
29、在量測Poly/metal導線的特性時, 是利用什幺電性參數(shù)得知?答:可由電性量測所得的spacing & Rs 值來表現(xiàn)導線是否異常。
30、什幺是spacing?如何量測?
答:在電性測量中,給一條線(poly or metal)加一定電壓,測量與此線相鄰但不相交的另外一線的電流,此電流越小越好。當電流偏大時代表導線間可能發(fā)生短路的現(xiàn)象。
31、什幺是 Rs?
答:片電阻(單位面積、單位長度的電阻),用來量測導線的導電情況如何。一般可以量測的為 AA(N+,P+), poly & metal.
32、影響Rs有那些工藝?
答:① 導線line(AA, poly & metal)的尺寸大小。(CD=critical dimension)
② 導線line(poly & metal)的厚度。
③ 導線line (AA, poly & metal) 的本身電導性。(在AA, poly line 時可能為注入離子的劑量有關(guān))
33、一般護層的結(jié)構(gòu)是由哪三層組成?
答:① HDP Oxide(高濃度等離子體二氧化硅);② SRO Oxide(Silicon rich oxygen富氧二氧化硅);
③ SiN Oxide
34、護層的功能是什幺?
答:使用oxide或SiN層, 用來保護下層的線路,以避免與外界的水汽、空氣相接觸而造成電路損害。
35、Alloy 的目的為何?
答:① Release 各層間的stress(應力),形成良好的層與層之間的接觸面;② 降低層與層接觸面之間的電阻。
36、工藝流程結(jié)束后有一步驟為WAT,其目的為何?答:WAT(wafer acceptance test), 是在工藝流程結(jié)束后對芯片做的電性測量,用來檢驗各段工藝流程是否符合標準。(前段所講電學參數(shù)Idsat, Ioff, Vt, Vbk(breakdown), Rs, Rc就是在此步驟完成)
37、WAT電性測試的主要項目有那些?
答:① 器件特性測試;② Contact resistant (Rc);③ Sheet resistant (Rs);④ Break down test;⑤ 電容測試;⑥ Isolation (spacing test)。
38、什么是WAT Watch系統(tǒng)? 它有什么功能?答:Watch系統(tǒng)提供PIE工程師一個工具, 來針對不同WAT測試項目,設置不同的欄住產(chǎn)品及發(fā)出Warning警告標準, 能使PIE工程師早期發(fā)現(xiàn)工藝上的問題。
39、什么是PCM SPEC?
答:PCM (Process control monitor) SPEC廣義而言是指芯片制造過程中所有工藝量測項目的規(guī)格,狹義而言則是指WAT測試參數(shù)的規(guī)格。
40、當WAT量測到異常是要如何處理?
答:① 查看WAT機臺是否異常,若有則重測之;② 利用手動機臺Double confirm;③ 檢查產(chǎn)品是在工藝流程制作上是否有異常記錄;④ 切片檢查
41、什么是EN? EN有何功能或用途?答:由CE發(fā)出,詳記關(guān)于某一產(chǎn)品的相關(guān)信息(包括Technology ID, Reticle and some split condition ETC….) 或是客戶要求的事項 (包括HOLD, Split, Bank, Run to complete, Package….), 根據(jù)EN提供信息我們才可以建立Process flow及處理此產(chǎn)品的相關(guān)動作。
42、PIE工程師每天來公司需要Check哪些項目(開門五件事)?答:① Check MES系統(tǒng), 察看自己Lot情況;② 處理in line hold lot.(defect, process, WAT);③ 分析匯總相關(guān)產(chǎn)品in line數(shù)據(jù).(raw data & SPC);④ 分析匯總相關(guān)產(chǎn)品CP test結(jié)果;⑤ 參加晨會, 匯報相關(guān)產(chǎn)品信息