芯片刻蝕工藝

芯片干法刻蝕工藝流程和濕法腐蝕刻蝕工藝比，濕法腐蝕刻蝕工藝更難。

所謂干法刻蝕和濕法腐蝕刻蝕工藝的最大區(qū)別就是，濕法腐蝕刻蝕工藝在光刻機的紫外線光前加了層水，這樣就使193納米波長的深紫外光被折射成157納米波長的深紫外光了。在193納米時代，日本的尼康和佳能也是因為無法做到濕法光刻，從而被發(fā)明濕法光刻技術(shù)的臺積電一舉超越。所以說濕法腐蝕刻蝕工藝更強。

芯片刻蝕工藝流程

芯片加工的刻蝕機叫光刻機

芯片刻蝕工藝缺陷及控制和檢測質(zhì)量

電蝕刻是利用金屬在以自來水或鹽水為蝕刻主體的液體中發(fā)生陽極溶解的原理，（電解的作用下）將金屬進(jìn)行蝕刻，接通蝕刻電源，從而達(dá)到蝕刻的目的。現(xiàn)在市售的電解蝕刻機都是手動噴淋式的，并且都是以鹽水為蝕刻溶液，功率有大小二種， 　　優(yōu)點：無污染，但只有蝕刻一個步驟無污染是不行的，其他工序也必須無污染，適合實驗生產(chǎn)、凹字小面積蝕刻。主要用做研究實驗機，或者簡單的在金屬上蝕刻標(biāo)記，也稱為電打標(biāo)。 　　缺點：蝕刻面不均勻，大面積腐蝕速度慢，不能用于量產(chǎn)，也不能做凸字大面積蝕刻，不能用做標(biāo)牌的大批量生產(chǎn)加工。由于電解蝕刻是在金屬導(dǎo)電的情況下形成蝕刻的，那么我們的產(chǎn)品在蝕刻下去有任何的深度時側(cè)面也將被蝕刻的，這樣很多精細(xì)圖案，精細(xì)文字將被蝕刻”爛“掉。

芯片刻蝕工藝如何控制顆粒

1.OM 顯微鏡觀測，外觀分析

2.C-SAM（超聲波掃描顯微鏡）

（1）材料內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)顆粒，夾雜物，沉淀物，

（2） 內(nèi)部裂紋。（3）分層缺陷。（4）空洞，氣泡，空隙等。

3. X－Ray 檢測IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接，開路、短路或不正常連接的缺陷，封裝中的錫球完整性。（這幾種是芯片發(fā)生失效后首先使用的非破壞性分析手段）

4.SEM掃描電鏡/EDX能量彌散X光儀（材料結(jié)構(gòu)分析/缺陷觀察，元素組成常規(guī)微區(qū)分析，精確測量元器件尺寸）

5.取die，開封 使用激光開封機和自動酸開封機將被檢樣品(不適用于陶瓷和金屬封裝)的封裝外殼部分去除，使被檢樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露。

6. EMMI微光顯微鏡/OBIRCH鐳射光束誘發(fā)阻抗值變化測試/LC 液晶熱點偵測（這三者屬于常用漏電流路徑分析手段，尋找發(fā)熱點，LC要借助探針臺，示波器）

7.切割制樣:使用切割制樣模塊將小樣品進(jìn)行固定，以方便后續(xù)實驗進(jìn)行

8.去層:使用等離子刻蝕機(RIE)去除芯片內(nèi)部的鈍化層，使被檢樣品下層金屬暴露，如需去除金屬層觀察下層結(jié)構(gòu)，可利用研磨機進(jìn)行研磨去層。

9. FIB做一些電路修改，切點觀察

10. Probe Station 探針臺/Probing Test 探針測試。

11. ESD/Latch-up靜電放電/閂鎖效用測試（有些客戶是在芯片流入客戶端之前就進(jìn)行這兩項可靠度測試，有些客戶是失效發(fā)生后才想到要篩取良片送驗）這些已經(jīng)提到了多數(shù)常用手段。

除了常用手段之外還有其他一些失效分析手段，原子力顯微鏡AFM ，二次離子質(zhì)譜 SIMS，飛行時間質(zhì)譜TOF － SIMS ，透射電鏡TEM ， 場發(fā)射電鏡，場發(fā)射掃描俄歇探針， X 光電子能譜XPS ，L-I-V測試系統(tǒng)，能量損失 X 光微區(qū)分析系統(tǒng)等很多手段，不過這些項目不是很常用。

失效分析步驟：

1.一般先做外觀檢查，看看有沒有crack，burnt mark 什么的，拍照；

2.非破壞性分析：主要是xray--看內(nèi)部結(jié)構(gòu)，超聲波掃描顯微

鏡（C-SAM）--看有沒delaminaTIon，等等；

3.電測：主要工具，IV，萬用表，示波器，sony tek370b；

4.破壞性分析：機械decap，化學(xué) decap 芯片開封機。

芯片刻蝕工藝有哪些

刻蝕最簡單最常用分類是：干法刻蝕和濕法刻蝕。顯而易見，它們的區(qū)別就在于濕法使用溶劑或溶液來進(jìn)行刻蝕。

濕法刻蝕是一個純粹的化學(xué)反應(yīng)過程，是指利用溶液與預(yù)刻蝕材料之間的化學(xué)反應(yīng)來去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而達(dá)到刻蝕目的。其特點是：

濕法刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著廣泛應(yīng)用：磨片、拋光、清洗、腐蝕

優(yōu)點是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡單、成本低

缺點是：鉆刻嚴(yán)重、對圖形的控制性較差，不能用于小的特征尺寸；會產(chǎn)生大量的化學(xué)廢液

干法刻蝕種類很多，包括光揮發(fā)、氣相腐蝕、等離子體腐蝕等。其優(yōu)點是：各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復(fù)性好，細(xì)線條操作安全，易實現(xiàn)自動化，無化學(xué)廢液，處理過程未引入污染，潔凈度高。缺點是：成本高，設(shè)備復(fù)雜。干法刻蝕主要形式有純化學(xué)過程（如屏蔽式，下游式，桶式），純物理過程（如離子銑），物理化學(xué)過程，常用的有反應(yīng)離子刻蝕RIE，離子束輔助自由基刻蝕ICP等。

干法刻蝕方式很多，一般有：濺射與離子束銑蝕，等離子刻蝕（Plasma Etching），高壓等離子刻蝕，高密度等離子體（HDP）刻蝕，反應(yīng)離子刻蝕（RIE）。另外，化學(xué)機械拋光CMP，剝離技術(shù)等等也可看成是廣義刻蝕的一些技術(shù)。

芯片刻蝕工藝控制和檢測質(zhì)量

光刻機和刻蝕機的區(qū)別主要表現(xiàn)為3各個方面：

一、難易度：光刻機難度大，刻蝕機難度小。

二、原理：光刻機把圖案印上去，刻蝕機根據(jù)印上去的圖案刻蝕掉有圖案/無圖的部分，留下剩余的部分。

三、工藝操作不同（1）、光刻機：利用光學(xué)-化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)、物理刻蝕方法，將掩膜版上的電路圖形傳遞到單晶的表面或介質(zhì)層上，形成有效的圖形窗口或功能圖形。由于在晶圓的表面上，電路設(shè)計圖案直接由光刻技術(shù)決定，因此光刻工藝也是芯片制造中最核心的環(huán)節(jié)。（2）、刻蝕機：用化學(xué)和物理方法，在經(jīng)顯影后的電路圖永久和精確地留在晶圓上，選擇性的去除硅片上不需要的材料。刻蝕工藝的方法有兩大類，濕法蝕刻和干法蝕刻。

芯片刻蝕工藝的缺陷

不需要。采用高能量的激光光束對材料表面進(jìn)行照射，通過對基材表面的導(dǎo)電材料的剝離，使線路形成或者使一定的阻值達(dá)到，從而使刻蝕的目的達(dá)到的儀器，稱為激光刻蝕機。目前我國RFID無線射頻電子標(biāo)簽的天線制造工藝有三種：繞線式工藝和印刷式工藝以及蝕刻工藝，繞線式工藝和印刷工藝的缺點為成本高，生產(chǎn)速度緩慢，生產(chǎn)效率低。

印刷式工藝一般較多采用絲網(wǎng)印刷將導(dǎo)電油墨（碳漿、銅漿、銀漿）印刷在絕緣基板或PET薄膜上，形成導(dǎo)電線路，但由于導(dǎo)電油墨電阻較大，因此天線性能會受到了一定的局限。

芯片刻蝕工藝工程師

第一步 晶圓加工

所有半導(dǎo)體工藝都始于一粒沙子！因為沙子所含的硅是生產(chǎn)晶圓所需要的原材料。晶圓加工就是制作獲取上述晶圓的過程。

第二步 氧化

氧化過程的作用是在晶圓表面形成保護(hù)膜。它可以保護(hù)晶圓不受化學(xué)雜質(zhì)影響、避免漏電流進(jìn)入電路、防止晶圓在刻蝕時滑脫。

第三步 光刻

光刻是通過光線將電路圖案“印刷”到晶圓上，可以理解為在晶圓表面繪制半導(dǎo)體制造所需的平面圖。

第四步 刻蝕

在晶圓上完成電路圖的光刻后，就要用刻蝕工藝來去除任何多余的氧化膜且只留下半導(dǎo)體電路圖。

第五步 薄膜沉積

創(chuàng)建芯片內(nèi)部的微型器件，不斷沉積一層層的薄膜并通過刻蝕去除掉其中多余的部分，還要添加一些材料將不同的器件分離開。

第六步 · 互連

半導(dǎo)體的導(dǎo)電性處于導(dǎo)體與非導(dǎo)體（即絕緣體）之間，這種特性使我們能完全掌控電流。

第七步 測試

測試的主要目標(biāo)是檢驗半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，消除不良產(chǎn)品、提高芯片的可靠性。

第八步 · 封裝

經(jīng)過之前幾個工藝處理的晶圓上會形成大小相等的方形芯片（又稱“單個晶片”）。

芯片刻蝕技術(shù)

        首先是芯片設(shè)計，根據(jù)設(shè)計的需求，生成的“圖樣”。

　　制作晶圓。使用晶圓切片機將硅晶棒切割出所需厚度的晶圓。

　　晶圓涂膜。在晶圓表面涂上光阻薄膜，該薄膜能提升晶圓的抗氧化以及耐溫能力。

　　晶圓光刻顯影、蝕刻。使用紫外光通過光罩和凸透鏡后照射到晶圓涂膜上，使其軟化，然后使用溶劑將其溶解沖走，使薄膜下的硅暴露出來。

　　離子注入。使用刻蝕機在裸露出的硅上刻蝕出N阱和P阱，并注入離子，形成PN結(jié)（邏輯閘門）；然后通過化學(xué)和物理氣象沉淀做出上層金屬連接電路。

　　晶圓測試。經(jīng)過上面的幾道工藝之后，晶圓上會形成一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進(jìn)行電氣特性檢測。

　　封裝。將制造完成的晶圓固定，綁定引腳，然后根據(jù)用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場形式等外在因素采用各種不同的封裝形式；同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式。

芯片刻蝕工藝常見的問題

這就是蝕刻機和光刻機之間的區(qū)別了

最簡單的區(qū)別就是光刻機把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機再把剛才畫了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕，這就是這光刻和蝕刻的難度。

光刻的過程就是現(xiàn)在制作好的硅圓表面涂上一層光刻膠，接下來通過光線透過掩膜照射到硅圓表面，因為光刻膠的覆蓋，照射到的部分被腐蝕掉，沒有光照的部分被留下來，這部分便是需要的電路結(jié)構(gòu)。

蝕刻則是電路結(jié)構(gòu)了，干刻目前還沒有實現(xiàn)商業(yè)量產(chǎn)，其原理是通過等離子體代替化學(xué)溶液，去除不需要的硅圓部分。