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校庆专题 | 365美高美游戏大厅院友『材知有你』云论坛第五讲圆满举办

以下文章来自:365美高美游戏大厅材料研团清韵材华微信公众号


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2022年4月16日20:30,院友曹永友师兄开展题目为《半导体洁净制造理论及SEMI行业标准在产业链的应用》的学术报告。本次讲座共有388人参与。

01 行业背景介绍

讲座伊始,曹永友师兄首先介绍半导体产业的行业背景和发展现状。该部分内容分为市场规模、基础知识、摩尔定律和设备工艺四部分。他表示市场规模的扩大逐步催生了半导体产业的发展。基于 IEEE IRDS 2020 路线图,随着晶体管的尺寸逐步趋近物理极限,半导体技术正在向先进工艺、特色工艺、先进封装及三维集成三个方向推动半导体产业的可持续发展,同时也为装备发展带来了广阔的发展空间。目前的先进工艺可实现5nm、3nm的制造,而特色工艺甚至超越了已有的摩尔定律。


▲曹师兄介绍行业背景


曹师兄表示随着芯片工艺节点不断减。杓品桨复佣嘀仄毓饧际踝騀inFET 三维器件;随着5nm芯片的出现,EUV技术被用来降低成本,而在如今的3nm时代,双重曝光的EUVFin结构也走向了尽头,需要新的器件结构与新材料来支持摩尔定律的进一步发展。


▲曹师兄介绍摩尔定律


随后,曹师兄详细介绍了半导体工艺流程,包括:前道工序FEOL晶体管,后道工序BEOL金属布线。他表示集成电路工艺流程十分复杂,14nm的工艺步骤可达1500步,而芯片的良率/成品率是芯片厂能否盈利的关键。半导体设零部件及材料制造的每道工序对良率要求也很高,只有每步监控合格,才能获得合格的设备和稳定的工艺。


▲曹师兄介绍设备工艺


02 半导体结晶制造介绍

之后,曹师兄从洁净等级、洁净度量、质量管控及案例分析四个方面介绍了半导体洁净制造理论及SEMI行业标准。


▲曹师兄介绍设备工艺


首先,曹师兄表示车间洁净度很高。洁净室的工具严格限制使用范围,避免交叉污染。对于洁净室的空气、墙壁等外环境污染分子的监测十分严格。他首先对如何进行洁净等级控制进行了介绍(包括包装材料、清洗工艺等环节),介绍了洁净制造理念:最重要的是颗:徒鹗粑廴。随着芯片制程节点不断减少,对颗:徒鹗粑廴镜目刂埔苍嚼丛窖细。人体是生产过程的主要污染源,需要尽量全部实现自动化,并且必须评估外部供应商的所有流程以保证洁净度。


▲曹师兄介绍颗粒及金属污染应对方案


随后,曹师兄表示颗粒及金属污染的应对方案可分为两类:洁净制造及超洁净分析检测。他给出了石英被手触摸后就在退火中产生的鳞状析晶进行案例分析,发现金属扩散是影响石英质量的重要原因,特别是半径较小的碱金属离子。这进一步说明了洁净制造理念对排除产品材料本身问题、保证产品质量的重要意义。


▲SEMI标准应用案例


曹师兄介绍到半导体设备制造的洁净等级包括一般洁净、目视洁净和精密洁净。然而我国在很多技术范畴都缺少相应的行业标准。为此,基于半导体行业相关标准如IEST标准、ISO 14644、SEMI 标准等,国内相关设备企业建立了企业技术标准,并加入了全球半导体部件仪器及子系统委员会(SEMI SCIS)。随后曹师兄介绍了SEMI标准四个应用案例,如SEMI F19/F20 标准对半导体超高纯气路输送系统所使用超纯净双熔不锈钢材料、电解抛光、耐腐蚀性的要求及评价方法。曹师兄也呼吁官产学研能够更紧密合作,关注半导体设备领域高纯材料及零部件的特殊要求,基于行业标准进行产品开发,减少后期因行业标准不符反复的优化设计。

03 提问与总结


▲曹师兄耐心答疑


随后线上的同学就量测、设备零部件、高纯材料、行业推荐书目、SEMI 标准以及洁净度要求等方面进行了提问,师兄一一进行了详细的表达和解答。讲座最后,曹师兄以《晏子春秋》中的“为者常成,行者常至”进行总结,他表示国内设备企业将致力于打造中国芯片制造、装备及零部件供应链生产圈。

参考资料

1. 国际器件与系统路线图 https://irds.ieee.org/

2. SEMI 标准:https://www.semi.org/en/Standards

3. Hong Xiao, 3D IC Devices, Technologies, and Manufacturing, 2016

4. David Fried, FinFET tipsheet for IEDM, 2012.

https://www.techdesignforums.com/practice/technique/finfet-iedm-tipsheet/

5. Corrosion Resistance, Hong Shih,2012. A Systematic Study and Characterization of

Advanced Corrosion Resistance Materials and Their Applications for Plasma Etching

Processes in Semiconductor Silicon Wafer Fabrication


策划 | 材料研团

编辑 | 王立众

审核 | 刘欣童 王立众

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