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研究生: 洪國欽
Hung, Kuo-Chin
論文名稱: 降低產品因 HDP defect 造成的報廢率
Reduce product scrap rate due to HDPCVD issue
指導教授: 張守進
Chang, Shoou-Jinn
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系碩士在職專班
Department of Electrical Engineering (on the job class)
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 55
中文關鍵詞: 淺溝渠隔離缺陷
外文關鍵詞: STI, defect
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  • 本論文主要研究半導體奈米製程中,在淺溝渠隔離 (Shall Trench Isolation, STI) 薄膜沉積過程中所產生的微塵缺陷之改善。在此沉積過程中所產生的微塵缺陷由於無法即時被有效偵測而無法執行任何彌補措施,因此一但發現微塵缺陷情況過於嚴重,就只能將產品報廢。這種情況對半導體奈米製程良率及工廠生產過程造成不良後果,不但會大幅增加生產成本,且會延遲產品交貨時間,嚴重影響客戶在新世代產品推出的競爭力,同時會毀壞自己的商譽及客戶的信任。
    淺溝渠隔離在半導體奈米製程中是至關重要的技術,主要目的是沉積氧化層用來隔離P-WELL 以及N-WELL。隨著半導體線寬越來越窄,淺溝渠隔離的深寬比也越來越大,因此薄膜沉積設備的填洞能力也變得越來越重要。一般傳統的 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 無法滿足高深寬比的填洞能力 (gap fill) 需求,因此必須使用HDPCVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition) 搭配不同的沉積模式及過程來達成目的。
    本論文探討及研究半導體製程,使用HDPCVD沉積氧化層淺溝渠隔離薄膜的過程中,微塵造成缺陷的機制及其改善方法。

    In this thesis, the semiconductor nanometer process, the shallow trench isolation, (STI) improvement of the fine dust produced defects in the thin film deposition process. The fine dust produced in this deposition process defects not readily be effectively detected and can’t perform any remedies, but found dust defects too serious, it can only be scrapped. This case adverse consequences on the of semiconductor nanometer process yield and factory production process, not only a substantial increase in production costs, and will delay the delivery time, seriously affect the competitiveness of customers in the launch of a new generation of products will also destroy themselves goodwill and trust of customers.
    Shallow trench isolation is critical in the semiconductor nanometer process technology, the traditional PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) unable to meet the capacity needs of high aspect ratio to fill the holes, so you must use HDPCVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition) to achieve this objective.
    This thesis is to explore and examine the semiconductor manufacturing process, the shallow trench isolation process of thin film deposition, about dust caused by defective mechanism and its improvement.

    目錄(CONTENTS) 中文摘要……………………………………………………………………………………………………………………………I 英文摘要……………………………………………………………………………………………………………………………III 致謝………………………………………………………………………………………………………………………………………V 第一章 導論……………………………………………………………………………………………………………………1 1-1前言………………………………………………………………………………………………………………………………1 1-2研究動機與目的……………………………………………………………………………………………………4 1-3問題概述……………………………………………………………………………………………………………………5 1-4論文架構……………………………………………………………………………………………………………………10 第二章 理論基礎…………………………………………………………………………………………………………11 2-1淺溝渠隔離製程原理概述………………………………………………………………………………11 2-2淺溝渠隔離製程步驟概述………………………………………………………………………………11 2-3高密度電漿化學氣相沉積 (HDPCVD) 簡介………………………………………13 2-3-1 為什麼要使用高密度電漿化學氣相沉積………………………………………13 2-3-2 Novellus HDPCVD 機台設備簡介…………………………………………………14 第三章 微塵缺陷發生機制與分析……………………………………………………………………19 3-1 微塵缺陷發生的時間點…………………………………………………………………………………21 3-1-1 沉積中的自發電漿薄膜去除原理說明……………………………………………21 3-1-2 自發電漿薄膜去除頻率……………………………………………………………………………21 3-1-3 利用 FDC 系統進行分析………………………………………………………………………22 3-1-4 分析結果……………………………………………………………………………………………………………25 3-1-5 Clean後第一片微塵缺陷要因解析…………………………………………………28 3-2 微塵缺陷在晶圓上的分布…………………………………………………………………………29 3-2-1 現象分析…………………………………………………………………………………………………………29 3-2-2 局部分布微塵缺陷要因解析………………………………………………………………32 3-3 微塵缺陷形狀及成份分析…………………………………………………………………………33 3-3-1 微塵缺陷形狀及分析………………………………………………………………………………33 3-3-2 針對 RPS (remote plasma source) 進行分析……………………34 3-3-3針對陶瓷零件 (ceramic parts) 進行分析……………………………………37 3-3-4特定形狀及成份微塵缺陷要因解析…………………………………………………38 第四章 微塵缺陷改善方法…………………………………………………………………………………39 4-1局部分布微塵缺陷改善方法………………………………………………………………………39 4-2 自發電漿薄膜去除後第一片晶圓微塵缺陷改善方法………………43 4-3形狀為圓形且成份為鋁的微塵缺陷改善方法…………………………………45 第五章 實驗結果與效果確認……………………………………………………………………………47 5-1局部分布微塵缺陷改善結果………………………………………………………………………47 5-2自發電漿薄膜去除後第一片晶圓微塵缺陷改善結果…………………48 5-3形狀為圓形且成份為鋁的微塵缺陷改善結果…………………………………49 第六章 結論…………………………………………………………………………………………………………………50 參考文獻…………………………………………………………………………………………………………………………52 圖目錄 圖 1-1淺溝渠隔離製程示意圖 (局部)…………………………………………………………2 圖 1-2淺溝渠隔離製程示意圖 (全部)…………………………………………………………2 圖 1-3 HDPCVD 同時進行沉積及轟擊示意圖……………………………………3 圖 1-4由sputtering進化成etching ……………………………………………………………4 圖 1-5表面微塵缺陷………………………………………………………………………………………………6 圖 1-6深埋嵌入式微塵缺陷………………………………………………………………………………7 圖 1-7不規則形狀微塵缺陷………………………………………………………………………………8 圖 1-8圓球形狀微塵缺陷……………………………………………………………………………………9 圖 2-1淺溝渠隔離較佳之主動區域面積示意圖……………………………………11 圖 2-2淺溝渠隔離製程步驟示意圖………………………………………………………………12 圖 2-3淺溝渠隔離沉積電子顯微鏡圖…………………………………………………………13 圖 2-4 Novellus HDPCVD 機台設備基本架構…………………………………15 圖 2-5晶圓傳送路徑示意圖……………………………………………………………………………15 圖 2-6沉積腔體大部結構…………………………………………………………………………………16 圖 2-7沉積腔體內部結構…………………………………………………………………………………17 圖 2-8 HDPCVD附屬設備示意圖………………………………………………………………18 圖 3-1自發電漿薄膜去除反應過程……………………………………………………………21 圖 3-2自發電漿薄膜去除頻率示意圖………………………………………………………22 圖 3-3 FDC系統圖………………………………………………………………………………………………23 圖 3-4 FDC關聯圖………………………………………………………………………………………………24 圖 3-5 FDC關聯圖………………………………………………………………………………………………25 圖 3-6壓力異常與微塵測機異常比對圖…………………………………………………26 圖 3-7 clean後第一片與其他片報廢比例………………………………………………26 圖 3-8真空管後段路徑粉末屯積現象………………………………………………………27 圖 3-9 clean後第一片微塵缺陷解析方向關聯圖……………………………28 圖 3-10 clean後第一片微塵缺陷特性要因圖……………………………………28 圖 3-11微塵缺陷分布分析………………………………………………………………………………29 圖 3-12腔體與真空管路連接示意圖…………………………………………………………30 圖 3-13閥件相關位置及內部白色粉末屯積示意圖…………………………31 圖 3-14局部分布微塵缺陷解析方向關聯圖…………………………………………32 圖 3-15局部分布微塵缺陷特性要因圖……………………………………………………32 圖 3-16腔體內部構造…………………………………………………………………………………………34 圖 3-17 RPS陽極處理膜遭氟離子腐蝕現象………………………………………34 圖 3-18 RPS陽極處理膜遭氟離子腐蝕後的成份分析…………………36 圖 3-19 Ceramic parts 異常部位示意圖……………………………………………37 圖 3-20特定形狀及成份微塵缺陷解析方向關聯圖…………………………38 圖 3-21特定形狀及成份微塵缺陷特性要因圖……………………………………38 圖 4-1微塵缺陷改善方法系統圖…………………………………………………………………39 圖 4-2隔離閥件本體3D圖………………………………………………………………………………41 圖 4-3加熱帶製作過程示意圖………………………………………………………………………41 圖 4-4紅外線熱影像檢測原理………………………………………………………………………42 圖 4-5紅外線熱影像檢測構造………………………………………………………………………42 圖 4-6真空管路粉末屯積示意圖…………………………………………………………………43 圖 4-7 IH-1000乾式幫浦…………………………………………………………………………………44 圖 4-8 IH-1800乾式幫浦…………………………………………………………………………………45 圖 5-1未安裝加熱帶粉末屯積現象示意圖……………………………………………47 圖 5-2安裝加熱帶後粉末消失示意圖………………………………………………………47 圖 5-3更改乾式幫浦型號真空管路壓力改善示意圖………………………48 圖 5-4更改乾式幫浦型號前後改善示意圖……………………………………………49 圖 5-5更新陶瓷零件及RPS前後改善示意圖………………………………………49 圖 6-1 HDPCVD微塵缺陷改善趨勢圖……………………………………………………50 圖 6-2 HDPCVD uptime 改善趨勢圖……………………………………………………51 圖 6 3 HDPCVD uptime 改善趨勢圖……………………………………………………51

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    下載圖示 校內:2016-07-09公開
    校外:2018-07-09公開
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