半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)及發(fā)展前景

半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)及發(fā)展前景第一頁，共二十頁，2022年，8月28日?qǐng)?bào)告內(nèi)容

一、半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)二、集成電路圓片成品率的重要性三、影響成品率的因素四、總結(jié)第二頁，共二十頁，2022年，8月28日芯片設(shè)計(jì)芯片制造測(cè)試封裝(一)半導(dǎo)體材料在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用硅片掩模光刻膠及附屬品化學(xué)試劑氣體濺射靶CMP磨料引線框架塑料成形襯底鍵合絲可彎曲襯底陶瓷封裝模塑樹脂管芯鍵合材料在半導(dǎo)體材料市場(chǎng)中，管芯制造材料通常占總額的60％以上，其中大部分來自硅片。如果將硅片及掩模這兩大類加在一起，又要占到管芯制造材料的60％。

管芯制造材料封裝材料一、半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)第三頁，共二十頁，2022年，8月28日氮化硅/氧化膜氧化膜多晶硅沉積硅化鎢沉積TEOS沉積硼磷氧化膜金屬膜保護(hù)層沉淀勻光刻膠曝光顯影化學(xué)蝕刻等離子蝕刻離子注入光刻版硅片投入激光刻號(hào)硅片清洗去膠熱處理/電性能測(cè)試晶背研磨硅片測(cè)試成品產(chǎn)出成品測(cè)試硅片封裝WATCPSort(二)管芯制造材料集成電路芯片制造中的應(yīng)用第四頁，共二十頁，2022年，8月28日芯片與集成電路第五頁，共二十頁，2022年，8月28日

P+SubstrateN+BuriedLayerN+BuriedLayerN-WellN-WellP-WellPoly

PolyN+N+N+N-N-P+P+P+M-1AlAlM-1M-1AlAlAlAlEBCNMOSPMOSBipolarTransistorN+PSGDS

GD

FieldOxideFieldOxide

GateOxide

GateOxideM-2M-2M-2M-3M-3M-3PassivationWW集成電路剖面結(jié)構(gòu)示意圖第六頁，共二十頁，2022年，8月28日二、集成電路芯片成品率的重要性（一）客戶需求

１、客戶成本：成品率低意味著圓片上有較多的壞芯片，有效芯片減少，但是圓片的測(cè)試、減薄、劃片等后續(xù)工序的工作量并沒有減少，而且增加挑粒工序的工作量，所以成品率低，客戶的有效產(chǎn)出低，成本增加；２、芯片的可靠性問題：成品率低意味著圓片在加工過程中有較多的缺陷，壞芯片周圍的所謂“好”芯片，可能存在同樣的缺陷，只是缺陷比較輕微，沒有測(cè)試出來，但是存在可靠性的問題。所以，客戶通常提出要“無缺陷圓片”，或者拒絕接受成品率低于60或70%的圓片。

第七頁，共二十頁，2022年，8月28日3、硅片有效利用面積：從客戶的角度，希望拿到有效利用面積比較大的圓片，這也是晶圓尺寸越來越大的原因之一。由右圖可以看出，硅片直徑越大，有效利用面積的百分比越大。圓片成品率越高，意味著可以充分利用圓片的有效利用面積，尤其對(duì)于小尺寸圓片，意義更為重大。硅片直徑與有效利用面積之間的關(guān)系（邊緣5mm區(qū)域?yàn)闊o效區(qū)域）第八頁，共二十頁，2022年，8月28日（二）工藝技術(shù)需求1、單項(xiàng)工藝：工藝復(fù)雜，技術(shù)含量高，為保證產(chǎn)品的成品率，必須每道工序精確控制；2、工藝流程長(zhǎng)：從投片到產(chǎn)出經(jīng)過幾百道工序，經(jīng)歷幾個(gè)月的時(shí)間，只要有一道工序有問題，則前功盡棄，除光刻工序外，其它幾乎無返工的機(jī)會(huì)，可見，成品率就顯得尤為重要。第九頁，共二十頁，2022年，8月28日（三）成本需求1、投資大：設(shè)備基本是進(jìn)口；2、運(yùn)行成本高：動(dòng)力運(yùn)行成本，保證車間恒溫恒濕和高潔凈度的維護(hù)成本；3、材料成本：尤其是硅片成本。從以上客戶、工藝技術(shù)和成本需求分析可以看出，提高集成電路圓片成品率的意義特別重大，是集成電路制造企業(yè)最重要的質(zhì)量指標(biāo)。成品率除了與工藝技術(shù)和生產(chǎn)控制有關(guān)外，制造過程中使用的各種材料的質(zhì)量情況對(duì)成品率的提升有重要影響。第十頁，共二十頁，2022年，8月28日（一）硅片的內(nèi)在質(zhì)量類別技術(shù)指標(biāo)類型影響因素晶體結(jié)構(gòu)(1)晶向利用晶體結(jié)構(gòu)和器件特性，不同工藝采用不同的晶向(2)晶向偏差影響器件特性(3)位錯(cuò)影響芯片的漏電、耐壓等可靠性指標(biāo)(4)層錯(cuò)化學(xué)成分(1)摻雜（P/N）不同工藝采用不同摻雜類型(2)電阻率摻雜濃度決定，但是均勻性特別重要(3)氧含量在制造過程中易引起晶體缺陷，從而影響器件的電流、電壓等特性，芯片的可靠性降低．(4)碳含量三、影響成品率的因素第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日（二）線條的影響1、光刻線條的影響因素：（1）光刻膠：

分辨率：圖形的分辨能力

DOF特性：光刻機(jī)焦距的容忍度

水份：產(chǎn)生表面缺陷，如：氣泡

固體含量：顯影效果

粘度：膠厚度及均勻性（2）顯影液：成分的穩(wěn)定正常線條輪廓不理想第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日PelliclesLensLensReticleUVLight光刻曝光技術(shù)（3）硅片

平整度/局部平整度/彎曲度/翹曲度：影響曝光均勻性．（4）光刻板：線條精度第十三頁，共二十頁，2022年，8月28日2、蝕刻線條的影響（1）濕法蝕刻化學(xué)品的純度配比的精度：如BOE/PAE/PAD表面張力（2）干法蝕刻氣體的純度氣體成分的穩(wěn)定性濕法蝕刻示意圖第十四頁，共二十頁，2022年，8月28日（三）顆粒的影響顆粒來源：（１）硅片（２）化學(xué)品（３）氣體（４）潔凈材料：如：無塵衣、口罩、手套等（５）用具：如：片舟、片盒、導(dǎo)片機(jī)、夾具等（６）車間環(huán)境：高效過濾器（７）人為因素：如：車間外帶入、人員的走動(dòng)、操作動(dòng)作等顆粒影響示意圖薄膜生長(zhǎng)前或生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的顆粒第十五頁，共二十頁，2022年，8月28日（四）金屬離子

P型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價(jià)元素雜質(zhì)，多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子

N型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素雜質(zhì)，多數(shù)載流子是電子，少數(shù)載流子是空穴

金屬：自由電子所以，金屬在集成電路芯片制造中有非常嚴(yán)重的危害性，尤其嚴(yán)重的是Na+.主要來源：所有材料都有可能P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體PN結(jié)反向電壓第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日（五）靜電的影響半導(dǎo)體制造中靜電的危害可分為兩類：１、由靜電引力引起的浮游塵埃的吸附（塵埃顆粒危害性前面已述）２、由靜電放電引起的介質(zhì)擊穿集成電路芯片的集成度越來越高，導(dǎo)線間距越來越小，絕緣膜越來越薄，致使耐擊穿電壓也愈來愈低。

在生產(chǎn)流程中，生產(chǎn)過程、硅片運(yùn)輸、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)等過程中所產(chǎn)生的靜電電壓卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其擊穿電壓閾值，這就可能造成器件的擊穿或失效，降低電路的可靠性和圓片成品率。第十七頁，共二十頁，2022年，8月28日靜電的來源：摩擦主要產(chǎn)生于：（１）人員的動(dòng)作：鞋與地板、衣服間的摩擦、操作動(dòng)作產(chǎn)生的摩擦等；（２）硅片與夾具、硅片與片舟、片舟與片盒，器具與工作臺(tái)、設(shè)備手臂移動(dòng)硅片等。車間的摩擦無所不在，無時(shí)不有，如果產(chǎn)生的靜電積累于硅片，對(duì)產(chǎn)品有致命的影響。所以，車間使用的材料和器具必須可以防靜電產(chǎn)生或者可以有效釋放靜電。第十八頁，共二十頁，2022年，8月28日四、結(jié)論

（一）集成電路芯片制造具有投資大、技術(shù)復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)等特點(diǎn)，從客戶、工藝技術(shù)和成本的角度分析，提高產(chǎn)品的成品率尤其重要。（二）產(chǎn)品的可靠性和圓片成品率受硅片的缺陷、化學(xué)品材料的物理化學(xué)特性、特氣的純度、顆粒、金屬離子、靜電等方面因素的影響。（三）材料的供應(yīng)必要在以下幾方面質(zhì)量保證：１、