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1、1,PIE工艺整合工程师101个问答题,2,1. 何谓PIE? PIE的主要工作是什么?,答：Process Integration Engineer(工艺整合工程师), 主要工作是整合各部门的资源, 对工艺持续进行改善, 确保产品的良率（yield）稳定良好。,3,2. 200mm，300mm Wafer 代表何意义?,答：8吋硅片(wafer)直径为 200mm , 直径为 300mm硅片即12吋。,4,3.目前中芯国际现有的三个工厂采用多少mm的硅片(wafer)工艺？未来北京的Fab4(四厂) 采用多少mm的wafer工艺？,答：当前13厂为200mm(8英寸)的wafer, 工艺水平
2、已达0.13um工艺。未来北京厂工艺wafer将使用300mm(12英寸)。,5,4.我们为何需要300mm?,答：wafer size 变大，单一wafer 上的芯片数(chip)变多，单位成本降低200300 面积增加2.25倍,芯片数目约增加2.5倍,6,Increase in Number of Chips on Larger Wafer Diameter,目的：降低成本,7,5.所谓的0.13 um 的工艺能力(technology)代表的是什么意义？,答：是指工厂的工艺能力可以达到0.13 um的栅极线宽。当栅极的线宽做的越小时，整个器件就可以变的越小，工作速度也越快。,8,6.0
3、.35um0.25um0.18um0.15um0.13um 的technology改变又代表的是什么意义？,答：栅极线的宽（该尺寸的大小代表半导体工艺水平的高低）做的越小时，工艺的难度便相对提高。从0.35um0.25um0.18um0.15um 0.13um 代表着每一个阶段工艺能力的提升。,9,7.一般的硅片(wafer)基材(substrate)可区分为N,P两种类型（type）,何谓 N, P-type wafer?,答：N-type wafer 是指掺杂 negative元素(5价电荷元素，例如：P、As)的硅片, P-type 的wafer 是指掺杂 positive 元素(3价电
4、荷元素, 例如：B、In)的硅片。,10,8.工厂中硅片（wafer）的制造过程可分哪几个工艺过程(module)？,答：主要有四个部分：DIFF（扩散）、TF(薄膜)、PHOTO（光刻）、ETCH（刻蚀）。其中DIFF又包括FURNACE(炉管)、WET(湿刻)、IMP(离子注入)、RTP(快速热处理)。TF包括PVD(物理气相淀积)、CVD(化学气相淀积) 、CMP(化学机械研磨)。硅片的制造就是依据客户的要求，不断的在不同工艺过程（module）间重复进行的生产过程，最后再利用电性的测试，确保产品良好。,11,光刻概念,光刻占成本,12,9.一般硅片的制造常以几P几M 及光罩层数(mas
5、k layer)来代表硅片工艺的时间长短，请问几P几M及光罩层数(mask layer)代表什么意义？,答：几P几M代表硅片的制造有几层的Poly(多晶硅)和几层的metal(金属导线).一般0.15um 的逻辑产品为1P6M( 1层的Poly和6层的metal)。而光罩层数（mask layer）代表硅片的制造必需经过几次的PHOTO（光刻）,13,10.Wafer下线的第一道步骤是形成start oxide 和zero layer? 其中start oxide 的目的是为何？,答：不希望有机成分的光刻胶直接碰触Si 表面。 在laser刻号过程中,亦可避免被产生的粉尘污染。,14,11.为
6、何需要zero layer?,答：芯片的工艺由许多不同层次堆栈而成的, 各层次之间以zero layer当做对准的基准。,15,12.Laser mark是什么用途? Wafer ID 又代表什么意义?,答：Laser mark 是用来刻wafer ID（ID是英文IDentity的缩写,ID是身份标识号码的意思. ）, Wafer ID 就如同硅片的身份证一样,一个ID代表一片硅片的身份。,16,13.一般硅片的制造(wafer process)过程包含哪些主要部分？,答：前段（frontend）-元器件(device)的制造过程。后段（backend）-金属导线的连接及护层（passiva
7、tion）,17,14.前段（frontend）的工艺大致可区分为那些部份?,答：STI的形成(定义AA区域及器件间的隔离)阱区离子注入（well implant）用以调整电性 栅极(poly gate)的形成 源/漏极（source/drain）的形成硅化物(salicide)的形成,18,15.STI 是什么的缩写? 为何需要STI?,答：STI: Shallow Trench Isolation(浅沟道隔离)，STI可以当做两个组件（device）间的阻隔, 避免两个组件间的短路.,19,16.AA 是哪两个字的缩写? 简单说明 AA 的用途?,答：Active Area, 即有源区，是
8、用来建立晶体管主体的位置所在，在其上形成源、漏和栅极。两个AA区之间便是以STI来做隔离的。,20,17.在STI的刻蚀工艺过程中， 要注意哪些工艺参数？,答：STI etch（刻蚀）的角度；STI etch 的深度；STI etch 后的CD尺寸大小控制。(CD control, CD=critical dimension),21,18.在STI 的形成步骤中有一道liner oxide（线形氧化层）, liner oxide 的特性功能为何？,答：Liner oxide 为1100, 120 min 高温炉管形成的氧化层，其功能为：修补进行STI etch 造成的基材损伤；将STI etc
9、h 造成的etch 尖角给于圆化( corner rounding)。,22,23,19.一般的阱区离子注入调整电性可分为那三道步骤? 功能为何？,答：阱区离子注入调整是利用离子注入的方法在硅片上形成所需要的组件电子特性，一般包含下面几道步骤： Well Implant ：形成N,P 阱区； Channel Implant：防止源/漏极间的漏电； Vt Implant：调整Vt（阈值电压）。,24,20.一般的离子注入层次（Implant layer）工艺制造可分为那几道步骤?,答：一般包含下面几道步骤：光刻(Photo)及图形的形成；离子注入调整；离子注入完后的ash (plasma(等离子
10、体)清洗)光刻胶去除（PR strip）,25,21.Poly（多晶硅）栅极形成的 步骤大致可分为那些?,答：Gate oxide(栅极氧化层)的沉积；Poly film的沉积及SiON(在光刻中作为抗反射层的物质)的沉积）；Poly 图形的形成(Photo)；Poly及SiON的Etch；Etch完后的ash( plasma(等离子体)清洗)及光刻胶去除（PR strip）；Poly的Re-oxidation（二次氧化）。,26,22.Poly（多晶硅）栅极的刻蚀(etch)要注意哪些地方？,答：Poly 的CD(尺寸大小控制；避免Gate oxie 被蚀刻掉，造成基材（substrate）
11、受损。,27,23.何谓 Gate oxide (栅极氧化层)?,答：用来当器件的介电层，利用不同厚度的 gate oxide ,可调节栅极电压对不同器件进行开关,28,29,24.源/漏极(source/drain)的形成 步骤可分为那些?,答：LDD的离子注入（Implant）；Spacer的形成；N+/P+IMP高浓度源/漏极(S/D)注入及快速热处理(RTA：Rapid Thermal Anneal)。,30,25.LDD是什么的缩写? 用途为何?,答：LDD: Lightly Doped Drain. LDD是使用较低浓度的源/漏极, 以防止组件产生热载子效应的一项工艺。,31,26
12、.何谓 Hot carrier effect (热载流子效应)?,答：在线寛小于0.5um以下时, 因为源/漏极间的高浓度所产生的高电场,导致载流子在移动时被加速产生热载子效应, 此热载子效应会对gate oxide造成破坏, 造成组件损伤。,32,27.何谓Spacer? Spacer蚀刻时 要注意哪些地方？,答：在栅极(Poly)的两旁用dielectric（介电质）形成的侧壁，主要由Ox/SiN/Ox组成。蚀刻spacer 时要注意其CD大小，profile(剖面轮廓)，及remain oxide(残留氧化层的厚度),33,28.Spacer的主要功能?,答：使高浓度的源/漏极与栅极间产
13、生一段LDD区域; 作为Contact Etch时栅极的保护层。,34,29.为何在离子注入后, 需要热处理( Thermal Anneal)的工艺?,答：为恢复经离子注入后造成的芯片表面损伤;使注入离子扩散至适当的深度;使注入离子移动到适当的晶格位置。,35,30.SAB是什么的缩写? 目的为何？,答：SAB：Salicide block (硅化物掩蔽层), 用于保护硅片表面，在RPO (Resist Protect Oxide) 的保护下硅片不与其它钛Ti,钴Co形成硅化物(salicide),36,31.简单说明SAB工艺的流层中要注意哪些?,答：SAB 光刻后（photo），刻蚀后(e
14、tch)的图案（特别是小块区域）。要确定有完整的包覆（block）住必需被包覆（block）的地方。remain oxide (残留氧化层的厚度)。,37,32.何谓硅化物( salicide)?,答：Si 与 Ti 或 Co 形成 TiSix 或 CoSix, 一般来说是用来降低接触电阻值（Rs, Rc）。,38,33.硅化物(salicide)的形成步骤 主要可分为哪些?,答：Co(或Ti)+TiN的沉积；第一次RTA（快速热处理）来形成Salicide。将未反应的Co(Ti)以化学酸去除。第二次RTA (用来形成Ti的晶相转化, 降低其阻值)。,39,34.MOS器件的主要特性是什么？,
15、答：它主要是通过栅极电压（Vg）来控制源，漏极(S/D)之间电流，实现其开关特性。,40,35.我们一般用哪些参数来 评价device的特性？,答：主要有Idsat、Ioff、Vt、Vbk( break down)、Rs、Rc；一般要求Idsat、Vbk (break down)值尽量大， Ioff、Rc尽量小，Vt、Rs尽量接近设计值.,41,36.什么是Idsat? Idsat 代表什么意义？,答：饱和电流。也就是在栅压(Vg)一定时，源/漏(Source/Drain)之间流动的最大电流.,42,37.在工艺制作过程中哪些工艺 可以影响到Idsat?,答：Poly CD(多晶硅尺寸)、Ga
16、te oxide Thk(栅氧化层厚度)、AA(有源区)宽度、Vt imp.条件、LDD imp.条件、N+/P+ imp. 条件。,43,38.什么是Vt? Vt 代表什么意义？,答：阈值电压（Threshold Voltage），就是产生强反转所需的最小电压。当栅极电压VgVt时, MOS处于关的状态，而Vg Vt时，源/漏之间便产生导电沟道，MOS处于开的状态。,44,39.在工艺制作过程中哪些工艺 可以影响到Vt?,答：Poly CD、Gate oxide Thk. (栅氧化层厚度)、AA(有源区)宽度及Vt imp.条件。,45,40.什么是Ioff? Ioff小有什么好处？,答：关态电流，Vg=0时的源、漏级之间的电流，一般要求此电流值越小越好。Ioff越小, 表示栅极的控制能力愈好, 可以避免不必要的漏电流(省电)。,46,41.什么是 device breakdown voltage?,答：指崩溃电压（击穿电压），在 Vg=Vs=0时，Vd所能承受的最大
