weixin_45614159的博客

为什么节点越小，RC延迟反而越大？

什么是单流体喷嘴与二流体喷嘴？

马兰戈尼（Marangoni）干燥原理

知识星球里的学员问：可以详细介绍下DBG工艺吗？DBG工艺的优势在哪里？

当离子撞击材料表面时，它们将它们的动能传递给表面原子，使得这些原子具有足够的能量以被"铣削"出材料表面。再沉积：在高能离子撞击目标材料并将其原子或分子"铣削"出材料表面时，这些被铣削出的原子或分子可能会在周围的环境中飞散，并可能在工件的其他地方重新沉积。而且，由于离子束的方向性，它一次只能处理一个相对较小的区域，这可能会限制其在大面积应用中的效率。正常运行时间长：当使用倾斜或基板旋转时，它可以改变离子束撞击方向的独特能力，从而产生定制的侧壁轮廓，在覆盖掩模上的溅射再沉积最少，从而最大限度地减少维护要求。

SiC的晶体结构是由硅（Si）和碳（C）的原子以特定的方式排列形成的，而这种特定的排列方式就决定了SiC的晶体结构。"3C"指的是立方晶系的SiC（具有三方面的对称性，也称为β-SiC），"4H"和"6H"指的是六方晶系的SiC（具有六方面的对称性）。但是，碳化硅的高硬度同时也带来了制程的挑战。硅化碳（Silicon Carbide，SiC）晶圆通常是单晶的，但是这些单晶SiC晶圆可能由不同的多晶形体构成，SiC的多晶形体包括3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等，每种多晶形都有自己独特的性质。

这主要因为于钛和钨各自的耐腐蚀性,在空气中，钛能够迅速形成一层稳定的氧化膜，这层膜可以保护材料内部免受腐蚀。1，做黏附层：TiW合金对许多常见的基底材料，如硅、氧化硅等，具有很强的黏附力。但是，如果需要更强的附着力或是在金属界面上的附着力，钛钨（TiW）是更好的选择。一个知识分享的社区，陆续上传一些芯片制造各工序，封装与测试各工序，建厂方面的知识，供应商信息等半导体资料。在半导体制程中，钛（Ti）和钛钨（TiW）都是非常常见的材料，但应用不同，相互之间有异性也有共性。钛钨（TiW）在这方面的性能更好。

在芯片制造中，镀膜工序（PVD,CVD）是必不可少的关键环节，薄膜的质量直接影响了芯片的性能。今天将对芯片制造中薄膜折射率的概念、测量方法，以及它在整个制程中的影响与应用进行详细的探讨。如图，如果i是真空中光线的入射角（入射光线与法线之间的角度），r是折射角（光线与法线之间的角度），折射率n定义为入射角正弦与折射角正弦之比；材料的电子云密度越大，电子对光的反应能力越强，光在材料中传播的速度就越慢，因此折射率就越大。上述折射率值大致给出了在特定波长下的折射率，实际上，折射率与光的波长，温度，压力也有关。

在芯片制造中，镀膜工序（PVD,CVD）是必不可少的关键环节，薄膜的质量直接影响了芯片的性能。今天将对芯片制造中薄膜折射率的概念、测量方法，以及它在整个制程中的影响与应用进行详细的探讨。如图，如果i是真空中光线的入射角（入射光线与法线之间的角度），r是折射角（光线与法线之间的角度），折射率n定义为入射角正弦与折射角正弦之比；材料的电子云密度越大，电子对光的反应能力越强，光在材料中传播的速度就越慢，因此折射率就越大。上述折射率值大致给出了在特定波长下的折射率，实际上，折射率与光的波长，温度，压力也有关。

化学性质：氢氟酸是一种弱酸，与大多数酸不同，HF不能与所有的金属发生反应，例如铝和镁。然而，氢氟酸中的氟元素具有极强的反应性，这使得氟能与许多元素形成稳定的化合物。当HF接触到皮肤时，可以迅速渗透皮肤和组织，破坏细胞，氟离子具有极强的亲电性，它会与体内的钙离子和镁离子结合，形成不溶性的钙氟或镁氟沉淀。实际上，氢氟酸这种看似普通的清澈液体，实则在芯片生产中扮演了至关重要的角色。一个知识分享的社区，陆续上传一些芯片制造各工序，封装与测试各工序，建厂方面的知识，供应商信息等半导体资料。氢氟酸在芯片生产中的应用。

在芯片厂制水车间，会使用高压泵增加 RO 盐侧的压力，当未处理的水在足以克服渗透压的压力下进入 RO 膜时，水分子穿过半透膜，盐和其他污染物不允许通过，此举将几乎所有（约 95% 至 99%）溶解的盐留在废水中。而反渗透（Reverse Osmosis，简称RO）则恰恰相反，其原理是使用较高的压力将含有杂质的水推向半透膜，这种膜能够阻止大部分溶质的通过，只让水分子通过，即在压力的作用下，水分子向低浓度区运动，以达到净化水源的目的。芯片制造中，对水质的把控尤为严苛，如果水质不行，芯片生产几乎无法进行。

首先，一个晶圆厂一般会存在一到两种类型的硅片尺寸，比如一个通常所说的6inch晶圆厂通常会使用4-6inch的晶圆，而12inch的晶圆厂可能能够同时兼容8-12inch的晶圆。那是因为晶圆厂中的机器设备能容纳的晶圆尺寸是固定的，一台12inch的机台，要做8inch的芯片产品，则需要更换夹具，配件等，过程十分繁琐。因此，随着晶圆直径的增大，为了保证晶圆的机械强度和翘曲度，晶圆的厚度也需要适当增加。一般常用的晶圆尺寸有4种：4inch，6inch，8inch，12inch。为什么硅片尺寸越大，硅片越厚？

晶圆旋转式甩干是目前最普遍的一种晶圆甩干方式，但是在很多工序中，并不太适合用旋转式甩干机，那么IPA（异丙醇）蒸汽干燥就派上了大用途，那么IPA蒸汽干燥有什么优势？对微细结构友好：IPA蒸汽干燥采用化学方式来替换晶圆表面的水分子，而不是用机械力，因此对于微细的特征结构更加友好，能避免因为机械力的作用导致的晶圆破坏。在腔室中，IPA蒸汽会与残留在晶圆表面的药液混合，形成一个含有IPA和药液的混合液。避免水斑：由于IPA的挥发性，它可以迅速从晶圆表面蒸发，留下干净的表面，避免了晶圆在干燥过程中形成的水斑。

例如，在半导体制程中，表面活性剂可以用来改变晶圆表面的亲水性和疏水性。晶圆表面的亲水性与疏水性，一个很容易被人忽视的细节，可能影响到整个芯片的性能。今天将深入探讨这两种表面特性，解析其在半导体制程中的作用，以及如何通过各种表面处理方法来优化晶圆的亲水性和疏水性。相反，疏水性表面的光刻胶影响匀胶的均匀性，对于光刻，晶圆亲水性要控制在一个适当范围。等离子改性：等离子体处理是一种常用的方法，利用气体等离子体对晶圆表面进行改性，生成亲水性或疏水性表面。在这样的表面上，水可以很好地铺展开来，形成一个较低的接触角。

他从这种气味得到启发，命名为"Ozon"，源自希腊语的"ozein"，意为"闻起来"，即闻起来有味道的氧气。在日常生活中，我们可能对臭氧的理解主要集中在它在大气层中的作用，如对紫外线的阻隔和对地球的保护。在这篇文章中，我们将深入探讨臭氧在晶圆清洗中的作用，臭氧的性质，臭氧的清洗步骤等。臭氧（O3），是一种氧的同素异形体,蓝色气体，它的气味刺鼻，在雷雨后可能会闻到这种气味,是一种“清新”的感觉。臭氧在水中的溶解性较低，但可以通过通气的方式增大其在水中的溶解度，使其与水混合。O3在晶圆清洗中的应用。

丙酮（Acetone），是一种无色、易燃的液体，化学式为 CH3 (CO) CH3，它是最简单的酮类化合物，可以通过酮化反应制备，因其特有的气味而易于识别。学过化学的朋友对于丙酮应该不陌生，丙酮在各个行业均发挥了重要作用，在塑料制造 ，化妆品，织物清洁等方面比较常见。丙酮是一种极性溶剂，其分子中的氧原子可以与光刻胶中的极性基团形成氢键，使得光刻胶可以溶解在丙酮中，去胶能力十分强劲。在处理丙酮时，一定要确保良好的通风，避免在封闭的空间中使用丙酮，在封闭的空间中容易形成可燃蒸汽，具有一定的风险。

例如，硅外延用于在硅衬底上生长一个纯净且控制精细的硅层，这对于制造先进的集成电路极其重要，另外在功率器件中，SiC和GaN是两种常用的宽禁带半导体材料，具有出色的电力处理能力。这层新沉积的单晶层被称作外延层。金属有机CVD（MOCVD）：在MOCVD过程中，包含所需元素的有机金属和氢化物气体在适当的温度下向衬底供应，经过化学反应生成所需的半导体材料，并沉积在衬底上，而剩余的化合物和反应产物则被排出。外延工艺可以用在不同的芯片产品中，不同的产品外延的种类也不同，有Si外延，SiC外延，GaN外延等等。

冷壁CVD机台（Cold-wall CVD），在这类机台中，加热源主要集中在衬底上，而反应室的壁部分保持相对较低的温度。热壁CVD机台(Hot-wall CVD），在热壁CVD机台中，整个反应室，包括壁部分，都会被加热到所需的工作温度。在热壁CVD中，由于整个反应腔体以及衬底都在高温下，使得反应气体在接触腔体壁面都可能发生分解或反应，导致材料在腔体内壁上的沉积。热壁CVD的主要优势是更均匀的温度分布和更高的反应效率。热壁CVD也适合在高温下进行的反应，因为整个腔体都是加热的，可以实现更高的反应温度。

2.5D封装是通过TSV转换板连接芯片，而3D IC封装是将多个芯片垂直堆叠在一起，并通过直接键合技术实现芯片间的互连。在 3D 结构中，有源芯片通过芯片堆叠集成，以实现最短的互连和最小的封装尺寸。SoIC 技术将同类和异构小芯片集成到单个类似 SoC 的芯片中，该芯片具有更小的尺寸和更薄的外形，可以单片集成到高级 WLSI（又名 CoWoS 和 InFO）中。2.5D封装和3D IC封装都是新兴的半导体封装技术，它们都可以实现芯片间的高速、高密度互连，从而提高系统的性能和集成度。台积电的CoWoS技术。

在半导体制程中，PSG通常用作缓冲层或流平层，由于磷的引入，PSG的流动性增强，可以在较低的温度下流平，用来平滑底层。PSG（磷酸盐玻璃）、BPSG（硼磷硅酸盐玻璃）和FSG（氟硅酸盐玻璃）是芯片中常用的三种介质材料，他们说的直白点就是掺杂的硅氧化物，这些掺杂的硅氧化物不仅起到了电气隔离的作用，还可以平滑底层、填充隔离等。FSG的主要优点是它的介电常数较低（约3.6），比未掺杂氟的硅酸盐玻璃的介电常数（约4.0）低，因此FSG常常用作互连层的介电材料，用来降低互连电容，从而降低RC延时，提高芯片性能。

在众多的沾污中，痕量水又是真空工艺腔室中最显著的破坏因素，那么潮湿（痕量水）对真空工艺腔室，芯片产品有什么危害呢？特别是对于一些敏感的金属材料，如铝或铜，水分子能与金属反应生成氧化物，这些化合物的体积通常大于原金属，会导致材料膨胀和破裂，进一步破坏材料的结构。此外，如果真空腔室中的金属表面被一层细腻的氧化物保护层覆盖，这层保护层能阻止进一步的氧化，但是在水的存在下，保护层可能被水解，暴露出新的金属表面，使得氧化过程可以继续进行。在半导体干法机台中，一般不会有大量的水出现在工艺腔室中，但是会有痕量水的存在。

例如，光谱分析可以用于确定放电气体的种类和比例，监控化学反应的进行，以及检测可能存在的杂质等。电压的大小会影响电子的能量，从而影响放电的颜色。如果电压提高，电子的能量也会提高，电离的能级可能会变得更高，从而改变发出光的颜色。启辉放电产生的光谱和颜色主要取决于放电气体的种类和压力，以及放电的电压。那您知道什么是“启辉”吗？电子在电场的作用下加速，并与其他气体分子碰撞，产生更多的离子和电子，就会形成辉光放电等离子体。通过分析放电过程中的光谱变化，可以发现设备的故障，从而及时进行维护和修理，保证设备的稳定运行。

原始的Celsius温标的设定与我们现在所使用的摄氏温度标度正好相反，他设定的是冰点为100度，沸点为0度。然而，在1744年Celsius去世后不久，瑞典的科学家Carl Linnaeus将这个温度标度反过来，设定水的冰点为0度，沸点为100度，形成了我们今天所熟悉的摄氏温度标度。0度是以他可以获得的最冷的冰，水，盐的混合物为基准的，他的32度是基于冰水混合物的温度，212度则是水的沸点。1开尔文的增量与1摄氏度的增量相等，但是开尔文的零点是在绝对零度，即−273.15摄氏度。于在1848年提出的。

在半导体制程中，薄膜的沉积是核心的步骤之一，有接触过CVD的小伙伴应该或多或少听过TEOS这种物质，TEOS作为一种重要的沉积源，尤其在低温氧化硅的生成过程中，发挥了无可替代的角色。因此，需要远离火源，并确保良好的通风。因此，在处理或使用TEOS时，必须采取适当的安全防护措施，包括穿着防护服和眼镜、使用适当的呼吸防护装置等。在这个过程中，TEOS分子中的硅原子与氧气发生反应，生成了二氧化硅，并释放出乙醇。在LPCVD过程中，TEOS和氧气在一定的温度和压力下在衬底表面发生反应，生成二氧化硅和乙醇。

此外，氮也可以形成介于-3和+5之间的价态，如在亚硝酸（HNO2）中的+3价态，或在一些有机化合物中的+1和+2价态。尽管它可能并未获得和其他更为熟知的半导体材料，如硅（Si）、砷化镓（GaAs）或氮化镓（GaN）等同样的关注，但它的重要性无疑是毋庸置疑的。细心的小伙伴已经注意到，我在书写氮化硅化学式的时候用的是SiNx.学过高中化学的朋友都应该知道，N是第五主族元素，按理说化合价应该为-3，而硅的化学价为+4，氮化硅的化学式应该为Si3N4才对，怎么会是SiNx?SiNx在芯片制造中的作用？

在这个过程中，如果离子的平均自由程较长，那么它们在到达衬底之前几乎不会发生碰撞，这意味着它们将以近乎直线的路径冲向衬底，刻蚀过程更具有方向性，能够获得更为精细、垂直的刻蚀结构。在这个过程中，如果材料粒子的平均自由程长，也就是说在碰到其他粒子之前能够移动很远的距离，那么它们将几乎以直线的方式移动，这对于实现高质量、结晶性良好的薄膜非常有利。如果分子越多，分子的密度就越多，则N越大，那它们相互碰撞的机会越多，从而减少了平均自由程，并且 λ 也与分子的直径 d平方 成反比，分子直径越大，平均自由程越小。

换句话说，根据单个设备的不同，每台光刻机可能需要 5 到 40 个（或更多）单独的光掩膜版，称为“掩模组”。一个典型的集成电路制造过程可能包括多达数十个不同的掩模，这些掩模分别对应于不同的制程步骤，如活性区域、接触孔、金属互联线、绝缘层等。在制造过程中，各个掩模按照特定的顺序依次使用，以逐层构建集成电路的结构。由于每个掩模都有特定的作用，因此mask set中的所有掩模必须精确匹配，以确保最终产生的集成电路符合设计规范。去除光刻胶：使用溶剂或其他方法去除基板上剩余的光刻胶，暴露出刻蚀后的凹槽图案。

按照209E标准，一个Class 100的洁净室，在每立方英尺的空气中允许有不超过100个0.5微米或大于0.5微米的颗粒。这种表达方式更容易记忆，因此我们通常说的百级间，千级间的应用范围较广，是以尺寸0.5um的颗粒为界，根据每立方英尺空气中0.5um颗粒的数量来划分。通常，在大学的实验室中，我们最常接触的是百级间，千级间；ISO 14644-1标准是一种更具国际性的标准，其定义了从ISO 1级到ISO 9级的洁净度标准，其中ISO 1代表最高的洁净度，ISO 9则对应于一般室外空气环境。

碱金属一般是ⅠA族金属，最外层有一个价电子，很容易失去最外层电子，形成阳离子，如钠（Na），钾（K），锂（Li）等。在这些杂质中，金属杂质是最主要的来源之一，这些金属杂质可以通过扩散或者电迁移的方式在芯片中迅速扩散，因此控制金属杂质的含量是半导体制造过程中的一个重要任务。它们包括铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、银（Ag），钛（Ti），钨（W），铁（Fe）等。清洗，刻蚀，沉积，退火，离子注入等都可能会引入金属离子，其中离子注入工艺表现出了最高的金属杂质污染。

开路：例如，在刻蚀过程中，如果有颗粒附着在晶圆表面，刻蚀剂就无法在颗粒覆盖的区域正常进行刻蚀，这可能会导致电路中断，也就是"开路"。此外，颗粒也可能在光刻过程中引起问题，如果颗粒落在光刻图案上，可能会使光线无法正确地照射到晶圆上，导致图案的部分细节无法正确地转移到晶圆上。在超净间，"颗粒"通常指的是微小的物质粒子，可能包括灰尘、液滴、病菌等，它们可能对制造过程产生负面影响。短路：例如，在沉积过程中，如果颗粒附着在晶圆表面，沉积物可能在颗粒周围形成桥梁，将原本应该分开的两个导线连接起来，这就是"短路"。

X射线荧光光谱法（XRF）是一种用于元素分析的无损检测技术，它能测量从硼（元素周期表上的第5个元素）到铀（第92个元素）的几乎所有元素。样品中存在的每种元素都会产生一组对该特定元素来说是唯一的特征荧光 X 射线，通过比对 XRF 光谱，可以用于材料成分定性和定量分析。薄膜的厚度决定了许多重要的物理和化学性质，对其折射、反射和透射的光学性质有直接影响，可以导致显著的量子尺寸效应，从而改变材料的电子、光学和磁性等。通过测量并比较反射光和入射光的光强度，通过对测量结果的解析，可以推断出薄膜的厚度和光学常数。

因此，通过测量发出的X射线的能量，我们可以确定样品中的元素。X射线衍射的基本原理是布拉格定律，它描述了当射线在晶体平面上发生反射时，射线的强度将在特定的角度达到最大。X射线，大家并不陌生。X射线在生产生活中应用十分广泛，在半导体制造中的重要性不言而喻，今天就来聊一聊X射线在半导体制造中的应用。它的波长范围在0.01到10纳米之间，具有很高的能量，是迄今为止，除了γ射线以外，穿透力最强的电磁波。一个知识分享的社区，陆续上传一些芯片制造各工序，封装与测试各工序，建厂方面的知识，供应商信息等半导体资料。

埃，Angstrom (Å)，埃的定义非常小，它等于1×10^(-10) 米，也就是十亿分之一米。也就是说，1纳米等于10埃。对于大多数哦人来说，纳米已经是长度单位的极限了，纳米则更常用于纳米科学和纳米技术领域，埃更适用于原子和分子级别的研究。尽管如此，埃是一个重要的长度单位，尤其在原子和分子级别的研究中起到关键作用,当然在晶圆厂中经常会用到，很多小伙伴也是在晶圆厂工作后才知道有这么一个比纳米更使用的长度单位。最后，如果您是半导体从业人员，在和我聊芯片制程时，用的是纳米单位，我可能会感觉您非常不专业。

预处理阶段：超纯水的预处理阶段是超纯水制备过程的第一步，包括过滤，软化，去氯，PH调节等步骤，主要目的是去除水中的颗粒、微生物、有机物和某些离子。普通的水中含有氯，硫等杂质，会腐蚀芯片中的金属。在芯片厂里，它也经常会被混称为 DI Water（去离子水），但国内通常把去离子水与超纯水分的比较开，其实去离子水是包含了超纯水的范畴，超纯水是标准更高的去离子水。精化阶段：在这个阶段，根据制造端对水质的要求，超纯水处理设备通常会进行脱气、微滤、超滤、紫外线照射等，以使水质达到标准。芯片厂为什么要使用超纯水？

锗是早期半导体工业中使用的一种材料，虽然它的电子迁移率优于硅，但是它对温度的敏感度较高，且比硅更稀有，成本更高，所以后来被硅取代。除了单质半导体之外的半导体材料就叫做，化合物半导体。一类主要的化合物半导体是由ⅢA与ⅤA元素组成，即Ⅲ-Ⅴ族化合物，包括：砷化镓（GaAs），磷化铟(InP)，氮化镓（GaN）等。一类来自于ⅡB族与ⅥA族元素，被称为Ⅱ-Ⅵ族化合物，包括硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）、碲化镉（CdTe）、硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、碲化锌（ZnTe）等。化合物半导体的优势？

硅片是未处理的，没有任何电路或结构刻在其上。虽然硅片的表面在出货后非常洁净，但是硅片表面仍然可能有一层非常薄的自然氧化层，这层自然氧化层的厚度在十几个埃左右，这是由于硅在暴露在空气中时，会与空气中的氧气反应形成的。自然氧化层的形成是一个动态过程，随着氧化的进行，氧化层会逐渐增厚，但由于氧化过程中氧分子的扩散速率会逐渐减小，所以最终会达到一种平衡状态，形成一层固定厚度的氧化层。这个反应实际上是在硅片的表面进行的，因此，生成的氧化硅（SiO2）会覆盖在硅片的表面，形成一层保护膜，这就是所谓的自然氧化层。

具体来说，热膨胀系数描述了每单位温度改变时，物质的体积或长度改变的百分比，单位是每摄氏度的倒数（1/°C）或每开尔文的倒数（1/K）。热膨胀系数可以根据物质的种类和温度而不同，通常在固体材料中，热膨胀系数的值较小，在气体和液体中，热膨胀系数的值较大。在冷却过程中，情况将会相反，CTE大的材料将会试图更快地收缩，这将在CTE大的材料中产生拉伸应力，并在CTE小的材料中产生压缩应力。当物体由于温度的变化而膨胀或收缩时，如果膨胀或收缩受到阻碍，则会在物体内部产生应力，这种应力就被称为热应力。什么是应力与热应力？

硅的熔化过程需要在一定的温度范围内进行，这个温度范围通常比硅的熔点稍高一些，以保证硅的完全熔化。种子晶是一小块预先制备的单晶硅，它的晶格结构将指导熔化的硅的凝固方向，形成单晶硅。而且，熔炉内部的温度需要精确控制，在生长单晶硅的过程中，温度的细微变化都可能影响到单晶硅的质量。在硅熔化和生长的过程中，需要防止硅与氧或其他杂质的反应，因此，熔炉通常需要保持在真空或充满惰性气体（如氩气）的环境中。CZ法制单晶硅片一般会包括七个大步：硅原料的准备，熔炉的准备，熔化多晶硅，引晶，与长单晶硅，冷却与检验，切片与抛光。

更严格的清洁服装协议始于1973年，Intel的Fab3工厂普及了我们目前熟悉的现代超净服，并在1980年成为Intel公司的标准，随后在全球范围内流行开来。这种服装的设计主要是为了防止工作人员的身体表面或呼出的空气对微型电子元件的制造环境产生污染。4. 防静电：聚酯本身可能会产生静电，但是超净服的聚酯材料通常会掺入防静电纤维或者涂覆有防静电剂，以降低静电积累。一个知识分享的社区，陆续上传一些芯片制造各工序，封装与测试各工序，建厂方面的知识，供应商信息等半导体资料。超净服的静电如何导走的？

直径100um的硅片，温度升高1度，会引起0.24um的线膨胀，所以必须有±0.1度的温差，同时湿度值一般较低，因为人出汗了，产品会有污染，特别怕钠的半导体车间，这个车间温度不要超过25度。例如，某些类型的温度传感器使用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度，而湿度传感器使用材料的电容随湿度变化的特性来测量湿度。相对湿度越高，附着物越难去除，但当相对湿度低于30%时，由于静电力的作用，颗粒很容易吸附在表面，大量的半导体器件容易发生故障。随着空气洁净度要求的提高，对温度和湿度的要求有越来越严格的趋势。