微機(jī)電制作技術(shù),尤其是*大宗以硅半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的微細(xì)加工技術(shù)(silicon- based micromachining),原本就肇源于半導(dǎo)體組件的制程技術(shù),所以必須先介紹清楚這類制程,以免淪于夏蟲語冰的窘態(tài)。
一、潔凈室
一般的機(jī)械加工是不需要潔凈室(clean room)的,因?yàn)榧庸し直媛试跀?shù)十微米以上,遠(yuǎn)比日常環(huán)境的微塵顆粒為大。但進(jìn)入半導(dǎo)體組件或微細(xì)加工的世界,空間單位都是以微米計(jì)算,因此微塵顆粒沾附在制作半導(dǎo)體組件的晶圓上,便有可能影響到其上精密導(dǎo)線布局的樣式,造成電性短路或斷路的嚴(yán)重后果。
為此,所有半導(dǎo)體制程設(shè)備,都必須安置在隔絕粉塵進(jìn)入的密閉空間中,這就是潔凈室的來由。潔凈室的潔凈等級(jí),有一公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),以class 10為例,意謂在單位立方英呎的潔凈室空間內(nèi),平均只有粒徑0.5微米以上的粉塵10粒。所以class后頭數(shù)字越小,潔凈度越佳,當(dāng)然其造價(jià)也越昂貴。
為營(yíng)造潔凈室的環(huán)境,有專業(yè)的建造廠家,及其相關(guān)的技術(shù)與使用管理辦法如下:
1、內(nèi)部要保持大于一大氣壓的環(huán)境,以確保粉塵只出不進(jìn)。所以需要大型鼓風(fēng)機(jī),將經(jīng)濾網(wǎng)的空氣源源不絕地打入潔凈室中。
2、為保持溫度與濕度的恒定,大型空調(diào)設(shè)備須搭配于前述之鼓風(fēng)加壓系統(tǒng)中。換言之,鼓風(fēng)機(jī)加壓多久,冷氣空調(diào)也開多久。
3、所有氣流方向均由上往下為主,盡量減少突兀之室內(nèi)空間設(shè)計(jì)或機(jī)臺(tái)擺放調(diào)配,使粉塵在潔凈室內(nèi)回旋停滯的機(jī)會(huì)與時(shí)間減至*低程度。
4、所有建材均以不易產(chǎn)生靜電吸附的材質(zhì)為主。
5、所有人事物進(jìn)出,都必須經(jīng)過空氣吹浴 (air shower) 的程序,將表面粉塵先行去除。
6、人體及衣物的毛屑是一項(xiàng)主要粉塵來源,為此務(wù)必嚴(yán)格要求進(jìn)出使用人員穿戴無塵衣,除了眼睛部位外,均需與外界隔絕接觸 (在次微米制程技術(shù)的工廠內(nèi),工作人員幾乎穿戴得像航天員一樣。) 當(dāng)然,化妝是在禁絕之內(nèi),鉛筆等也禁止使用。
7、除了空氣外,水的使用也只能限用去離子水 (DI water, de-ionized water)。一則防止水中粉粒污染晶圓,二則防止水中重金屬離子,如鉀、鈉離子污染金氧半 (MOS) 晶體管結(jié)構(gòu)之帶電載子信道 (carrier channel),影響半導(dǎo)體組件的工作特性。去離子水以電阻率 (resistivity) 來定義好壞,一般要求至17.5MΩ-cm以上才算合格;為此需動(dòng)用多重離子交換樹脂、RO逆滲透、與UV紫外線殺菌等重重關(guān)卡,才能放行使用。由于去離子水是*佳的溶劑與清潔劑,其在半導(dǎo)體工業(yè)之使用量極為驚人!
8、潔凈室所有用得到的氣源,包括吹干晶圓及機(jī)臺(tái)空壓所需要的,都得使用氮?dú)?(98%),吹干晶圓的氮?dú)馍踔烈?9.8%以上的高純氮! 以上八點(diǎn)說明是基本的要求,另還有污水處理、廢氣排放的環(huán)保問題,再再需要大筆大筆的建造與維護(hù)費(fèi)用!
調(diào)整芯片鍍金屬與上光阻的順序:首先旋敷光阻,以光蝕術(shù)將欲鍍著金屬線路之區(qū)域開出窗口 (該光罩恰與酸液蝕刻的光罩明暗相反),再進(jìn)行金屬鍍著的工作。此時(shí),大部份金屬可能都鍍著在光阻上。所以金屬鍍著后,只要將芯片浸入丙酮,在光阻遭有機(jī)溶劑溶散之際,其上之金屬也跟著被抬離芯片,而只留下沒有光阻,也就是原來設(shè)計(jì)之金屬線路。