芯片廠如何提高生產(chǎn)出來(lái)的芯片的質(zhì)量？

1. 概述

新技術(shù)和工藝將使高效生產(chǎn)密度更高，速度更快，功能更強(qiáng)大的芯片成為可能。充分利用這些技術(shù)將需要靈活性，謹(jǐn)慎性和對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注，但回報(bào)將是不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)中蕞賺錢的部分的領(lǐng)導(dǎo)地位。隨著功能的不斷縮小，物理學(xué)將需要用于更小晶體管，更薄電介質(zhì)和互連布線的新材料。這些特征本身既較小又具有較高的長(zhǎng)寬比，將更容易受到制造和處理過(guò)程中的損壞，需要新的工藝和工具。

2. 提高光刻技術(shù)

用于產(chǎn)生未來(lái)較小特征的光刻工藝正在改變，不僅在尺寸上，而且在類型上。這些新工藝將影響用于極紫外光刻的掩模版的化學(xué)和處理以及掩模本身。沉積前體和電鍍配方將隨著新材料的輸送系統(tǒng)而變化。生產(chǎn)的方方面面都將受到消除較小顆粒和有毒氣體并降低金屬離子濃度的需求的影響，過(guò)濾器，儲(chǔ)罐和管道等設(shè)備必須與化學(xué)藥品兼容，以防止過(guò)程中的污染。

3. 控制和減少污染

芯片制造是一個(gè)“級(jí)聯(lián)”過(guò)程。每個(gè)輸入（材料或過(guò)程）都直接流入成品芯片，并在此過(guò)程中與其他材料和過(guò)程進(jìn)行交互。在準(zhǔn)備生產(chǎn)高級(jí)邏輯芯片時(shí)，至關(guān)重要的是要考慮每個(gè)輸入的完整性及其相互作用，以確保對(duì)效率，良率和利潤(rùn)產(chǎn)生積極影響。

新技術(shù)和工藝將使高效生產(chǎn)密度更高，速度更快，功能更強(qiáng)大的芯片成為可能。充分利用這些技術(shù)將需要靈活性，謹(jǐn)慎性和對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注，但回報(bào)將是不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)中蕞賺錢的部分的領(lǐng)導(dǎo)地位。

光刻工藝正在發(fā)生變化，以便能夠產(chǎn)生更精細(xì)的細(xì)節(jié)。EUV光的較短波長(zhǎng)將能夠打印那些較小的特征，但是面罩本身將很容易受到新方式的損壞或污染，并且將需要不同的清潔和處理技術(shù)。

更精細(xì)的圖案將需要新的材料，包括制造芯片的材料和用于生產(chǎn)的材料。用于互連線路的銅在很小的尺寸上會(huì)遇到較大的電阻，并且將逐漸被電阻較低的金屬（包括鈷，釕和鉬）代替。SiO 2已被高k材料（例如ha和鋯的氧化物）取代為電介質(zhì)，以增加?xùn)艠O電容，同時(shí)防止由于電子隧穿引起的泄漏。高縱橫比（HAR）的電鍍配方必須改變，以實(shí)現(xiàn)從下到上無(wú)縫填充小結(jié)構(gòu)。

許多沉積前驅(qū)物，特別是用于金屬和金屬氧化物膜的沉積前驅(qū)物，都是固體，因此需要專門的處理和輸送設(shè)備。復(fù)雜的薄膜疊層需要越來(lái)越清潔，復(fù)雜的化學(xué)配方，以使疊層中的材料具有極高的選擇性。

高縱橫比（HAR）功能在生產(chǎn)過(guò)程中特別容易受到攻擊。他們將需要專門的電鍍配方和合適的沉積前驅(qū)物，以防止在ALD工藝過(guò)程中受損。隨著圖案和金屬堆疊的日益復(fù)雜，清潔的配方將變得越來(lái)越重要。

圖1  芯片內(nèi)部的高縱深比圖案

較小的特征和較復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)將更容易受到較小粒子和較低濃度金屬離子的影響。用來(lái)制造切屑的材料必須更清潔，加工時(shí)所用的化學(xué)物質(zhì)也必須更清潔。先進(jìn)的過(guò)濾器將通過(guò)化學(xué)粘附和物理篩分去除顆粒，并且必須與其處理的制劑化學(xué)相容?；瘜W(xué)品供應(yīng)商和制造過(guò)程的每個(gè)步驟都將受到污染控制。

在整個(gè)晶圓廠中，必須小心處理晶圓和標(biāo)線，以避免損壞或污染。液體清潔劑和沉積前體以及使用前和使用后安全處理有毒氣體的情況也是如此。

圖2  EVG301晶圓清洗機(jī)

4.總結(jié)

芯片制造是一個(gè)“級(jí)聯(lián)”過(guò)程。材料或過(guò)程的每個(gè)輸入都直接流入蕞終產(chǎn)品，并在此過(guò)程中與其他材料和過(guò)程進(jìn)行交互。在準(zhǔn)備生產(chǎn)高級(jí)邏輯芯片時(shí)，考慮每個(gè)輸入的完整性及其相互作用至關(guān)重要。供應(yīng)商的工程師可以成為開(kāi)發(fā)，更新和維護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)的寶貴資源，并且可以對(duì)晶圓廠的產(chǎn)品，效率，良率和利潤(rùn)產(chǎn)生重大影響。芯片廠只有采取相關(guān)的工藝和措施，才能確保生產(chǎn)出來(lái)的芯片的質(zhì)量。穩(wěn)定的性能是取得用戶信任的基礎(chǔ)！