硅外延工艺与应用课件

硅外延工艺与应用CompanyConfidential

1DoNotCopy

硅外延工艺与应用CompanyConfidential外延生长的定义硅外延的基本原理外延生长掺杂原理外延设备及所用的气体各种硅外延炉比较在外延中应注意的问题外延生长中的自掺杂图形漂移、畸变外延层中的晶体缺陷外延的质量表征因子影响硅外延片质量的几个问题外延层测试设备

目前国内外延的动态CompanyConfidential

2DoNotCopy外延生长的定义CompanyConfidential

外延生长的定义

外延Epitaxy这个词来源于希腊字epi,意思是“…之上”。这样选定的词对外延提供了一个恰当的描写。(ChemicalVaporDeposition)一个含有硅原子的气体以适当的方式通过衬底，自反应剂分子释放出的原子在衬底上运动直到它们到达适当的位置，并成为生长源的一部分，在适当的条件下得到单一的晶向。所得到的外延层精确地为单晶衬底的延续。外延工艺是一种薄膜生长技术，能批量生产掺杂均匀，厚度一致的外延层。利用N/P或P/N+结构外延片可解决晶体管制作中频率特性和击穿功率特性间的矛盾。利用N/P结构型外延片可以实现双极型集成电路元器件之间的隔离，可大大地提高成品率和降低生产成本。

制造硅大功率半导体器件时要获得大功率须解决两问题：

1,集电极击穿电压要高，要求集电极区的电阻率要高；` 2,集电极串联电阻要小，以获得低的饱和压降，要求集电极区的电阻率要低;

二者互相矛盾，然而利用外延生长技术可以解决上述矛盾 。因为外延生长 可以在低电阻率的衬底上生长一层高电阻率的外延层，把器件做在外延层上。 硅外延生长其意义是在具有一定晶向的硅单晶衬底上生长一层和衬底晶向相同而电阻率与厚度不同的晶格结构完整性好的晶体。 。CompanyConfidential

3DoNotCopy外CompanyConfidential

4DoNotCopy硅外延的基本原理:

硅的化学气相沉积(

ChemicalVaporDeposition）外延生长其原理是在高温（＞1100℃）的衬底上输送硅的化合物（SiHCl3或SiCl4或SiH2Cl2等）利用氢（H2）在衬底上通过还原反应析出硅的方法。

SiCl4

+2H2→Si+4HCl同时外延生长的重要特征之一是可以在任意浓度和导电类型的硅衬底上人为的为我所需地进行掺杂，以满足器件花样众多的要求。硅气相外延生长过程包括（1）反应剂（SiCl4或SiHCl3+H2）气体混合物质量转移到衬底表面；（2）吸收反应剂分子在表面上（反应物分子穿过附面层向衬底表面迁移）；（3）在表面上进行反应或一系列反应；（4）释放出副产物分子；（5）副产物分子向主气流质量转移；（排外）（6）原子加接到生长阶梯上。CompanyConfidential4DoNot

氯硅烷氢还原法的特点在于它是一个吸热过程,该反应需要在高温下才能发生。这些反应是可逆的，其可逆的程度随氯硅烷中氯(Cl)的含量的增加而增加。同时，氯的含量决定了外延生长温度范围。外延生长温度随硅源中氯（Cl)含量的增加而增加。同时我们知道，硅片表面是硅单晶体的一个断面，有一层或多层原子的键被打开，这些不饱和键处于不稳定状态，极易吸附周围环境中的原子和分子，此现象称为“吸附”。吸附在硅片表面的杂质粒子在其平衡位置附近不停地做热运动，有的杂质离子获得了较大的动能，脱离硅片表面，重新回到周围环境中，此现象称为“解吸”。而同时介质中的另一些粒子又被重新吸附，即硅片表面层吸附的杂质粒子处于动平衡状态。对硅片而言吸附放热,解吸吸热。按照被吸附的物质的存在状态，吸附在硅片表面的杂质可分为：分子型，离子型和原子型三种。CompanyConfidential

5DoNotCopy氯硅烷氢还原法的特点在于它是一个吸热过程,该反应需要在外延生长掺杂原理

为了使半导体器件得到所需要求的电参数，用P型或N型杂质对外延层进行掺杂是必要的。器件的效果取决于掺杂浓度的准确控制和掺杂剂浓度沿外延层的纵向分布。外延层中的杂质原子是在生长过程中被结合到外延层的晶格中。杂质的沉淀过程与外延生长过程相似，也存在质量传输和表面化学反应控制两个区域.但杂质源和硅源的化学动力学不同，情况更为复杂。杂质的掺入效率不但依赖于生长温度,同时每种掺杂剂都有其自身的特征。一般情况下,硅的生长速率相对稳定。硼的掺入量随生长温度上升而增加，而磷和砷却随生长温度的上升而下降(见图1)。CompanyConfidential

6DoNotCopy外延生长掺杂原理为了使半导体器件得到所需要求的电参数，用CompanyConfidential

7DoNotCopy101710181016110012001300B2H6PH3AsH3T(℃)掺杂浓度(原子/cm3)(图1)硅外延中掺杂剂的掺入系数与生长温度就之间的函数外延XatXjCf(x)Cat(x)气相自掺杂系统自掺杂无自掺杂掺杂浓度距表面深度(图3)掺杂浓度与距外延表面深度之间的关系曲线示意图.这种阶梯式的分布是自掺杂和外扩散不发生的理想情况.该弯曲分布是由于不均匀掺杂杂质所导致的实际情况CompanyConfidential7DoNot

另外，衬底的取向能够影响杂质的掺入数量。掺杂剂的掺入行为还受生长速率的影响，以砷(As)为例，一般生长速率快，掺入行为降低。而磷(P)掺杂浓度变化在不同生长速率下是不同的，在1016/cm3浓度，生长速率0.1um/min,生长温度1100~1200℃有上升趋势．（见图２）生长速率也影响杂质的再分布，图形漂移和图形畸变。生长速率由0.1um/min

增加到0.5um/min时，杂质自掺杂减少。杂质外扩散也随生长速率的增加而减少。反之，图形漂移则随生长速率的增加而增加。混合气流的流速也影响外延层的均匀性，低流速可以产生较差的均匀性。CompanyConfidential

8DoNotCopy1000110012001016/cm31.2um/min0.6um/min0.1um/min（图2）]另外，衬底的取向能够影响杂质的掺入数量。掺杂剂的掺入

在P型外延生长中,我们应该认识重掺硼(B)有其特点。硼(B)原子质量很小，值为10.81，而磷(P)为30.9、砷(As)为74，锑(Sb)为121。因为硼(B)很轻，半径小，因自由程大在流动气体中相对扩散距离大(相对于P、As、Sb)。而它更容易到达反应器壁、石墨基座、石英件等表面，而被大量吸附，成为外延生长的掺杂源。而P、As、Sb运动距离小，易被气流带出反应室外，所以重掺硼(B)P型衬底自掺杂效应严重难控制。CompanyConfidential

9DoNotCopy在P型外延生长中,我们应该认识重掺硼(B)有外延设备及所用的气体：

化学气相外延生长使用的设备装置通常称谓外延生长反应炉。一般主要由气相控制系统、电子控制系统、反应炉主体、排气系统四部分组成。反应炉炉体它是在高纯石英钟罩中悬挂着一个多边锥状桶式经过特殊处理的高纯石墨基座。基座上放置硅片，利用红外灯快速均匀加热。九段温控、中心轴可以旋转，进行严格双密封的耐热防爆结构。电源系统：独立电源线、3相4线、50Hz、350A

气体控制系统：高精度的质量流量计、传动器气动阀控制，无泄露、耐腐蚀的EP管、氢（H2）检漏、报警系统冷却系统：足够的水冷循环系统和风冷循环系统控制系统：微机程序控制、联锁方法，安全可靠炉体：例如7800/7700外延炉：有石英钟罩、石英环、石英吊杆、护套、双密封泵、高纯石墨基座温度控制系统：独特的红外灯辐射加热、9段温控，均匀快速加热，可调CompanyConfidential

10DoNotCopy外延设备及所用的气体：化学气相外延生长CompanyConfidential

11DoNotCopy硅外延生长装置的方框图：CompanyConfidential11DoNoCompanyConfidential

12DoNotCopyCompanyConfidential12DoNoCompanyConfidential

13DoNotCopy (AMC-7700.7800)CompanyConfidential13DoNoCompanyConfidential

14DoNotCopyeripro5000CompanyConfidential14DoNoCompanyConfidential

15DoNotCopy

EpiReactorPE3061DRel.April05CompanyConfidential15DoNoCompanyConfidential

16DoNotCopyCompanyConfidential16DoNoCompanyConfidential

17DoNotCopyCompanyConfidential17DoNoCompanyConfidential

18DoNotCopyCompanyConfidential18DoNoCompanyConfidential

19DoNotCopyCompanyConfidential19DoNoCompanyConfidential

20DoNotCopyPE2061S电压偏差频率相峰值正常KVA连接方式注意反应炉400V5%50Hz3ph+N20A10A5.5电缆/UPS230V5%50Hz1ph+N10A6A1.2插头/反应炉230V5%50Hz1ph+N8A3A0.7电缆从UPSEpiConverterLF150/2变频器400V5%50Hz1ph320A190A130电缆/CompanyConfidential20DoNo各种硅外延炉比较CompanyConfidential

21DoNotCopy(8片)各种硅外延炉比较CompanyConfidential在外延炉气路：CompanyConfidential

22DoNotCopy在外延炉气路：CompanyConfidentialCompanyConfidential

23DoNotCopyCompanyConfidential23DoNoCompanyConfidential

24DoNotCopyCompanyConfidential24DoNo外延生长中的自掺杂

在通常外延净化的条件下，人为地引入自掺杂很少，固相自掺杂在生长速率为1um/min条件下，重掺杂衬底外延温度为1200℃,外延时间t=5min时，固相扩散仅为0.08um,对重掺砷(6*1019/cm3)衬底在外延温度为1050℃,外延时间t=5min,固相扩散总计为0.04um,占外延层0.8%,这是因为Vt≥√Dt.D:衬底杂质扩散系数。t：在一定温度下所经过的时间。可见气相自掺杂是自掺杂中的主要因素。在常规的硅外延工艺过程中，为了保证外延层晶格的完整性得到良好的均匀性，通常在层流状态质量转移控制范围内生长。在这种情况下，一般滞留层有几个微米厚。在外延生长前预热，尤其气相抛光。将大量的衬底杂质存在相对静止的滞留层中，在外延生长时，重新进入外延层，这是造成自掺杂的主要原因。（见图３）

CompanyConfidential

25DoNotCopy外延生长中的自掺杂在通常外延净化的条件下，人为地引入自自掺杂的起因：1、外扩散：杂质原子从高杂质浓度衬底向低杂质浓度的外延层进行固相扩散（所谓固-固扩散）；2、杂质的再淀积：由衬底的表面边沿、背面或内部（埋层）热蒸发出来的杂质在外延生长时再度进入外延层；3、来自反应室、基座的污染；（要求反应室的洁净和基座的硅包缚）4、卤素的腐蚀作用：用卤化物作源时以及HCl腐蚀剂，由于卤元素的腐蚀作用，使衬底中气化的杂质原子在外延时进入生长层。自掺杂的抑制方法：1、背封法2、低温生长3、两步生长法等CompanyConfidential

26DoNotCopy自掺杂的起因：CompanyConfidentialCompanyConfidential

27DoNotCopyCompanyConfidential27DoNoCompanyConfidential

28DoNotCopyCompanyConfidential28DoNoCompanyConfidential

29DoNotCopyCompanyConfidential29DoNoCompanyConfidential26

DoNotCopyCompanyConfidentialDoNotCop图形漂移、畸变

集成电路要在硅片正面局部区域内用扩散或离子注入掺杂剂，这个局部扩散区叫做埋层。埋层表面通常降低约1000~3000Å的深度.在埋层上生长的外延层，将重现下面称底较完美的表面特征．衬底和外延层之间图形的任何横向位移叫图形漂移．图形漂移的主要原因是结晶学平面生长速率的各向异性．这个结晶学平面受低陷区的底和边的约束。外延层低陷部分的两条平行台阶边缘向右移动一个距离(d)CompanyConfidential

31DoNotCopy图形漂移不改变外延尺寸d外延衬底图形漂移、畸变集成电路要在硅片正面局部区域内用如果当两条平行台阶沿相反的方向位移时，则外形尺寸将改变，这叫做图形畸变．外延生长过程中有时还会发生一个或全部边缘台阶消失的问题，这种现象叫图形消失．图形漂移、图形畸变和图形消失强烈地取决于衬底的晶向和生长参数。这些生长参数包括生长压力、温度、硅源气体和生长速率。

衬底和生长参数的影响：

１、图形漂移和畸变在(111)硅片中比(100)硅片严重。

(111)硅片中图形漂移通常发生在相对(111)轴向偏离小于

3-5。的情况下；在(100)硅片中图形漂移很小，但如果衬底稍微偏移(100)面，则可以导致显著的漂移，特别是在低温和低生长速率情况下更是如此。CompanyConfidential

32DoNotCopy如果当两条平行台阶沿相反的方向位移时，则外形尺寸将改变，２、在高温生长可以减少图形漂移和小平面，对于0.1Mpa压强下生长，降低生长温度会造成众多小平面和外形尺寸不对称．大幅度降低淀积温度(降到1150℃仅用SiCl4)可以使图形消失；３、用低压生长工艺，小平面可以减少，然而这是利用增加图形尺寸而达到的一个折衷的方法。４、在0.1Mpa压强下，用低生长速率，减少图形漂移和小平面５、用含有少量氯硅烷分子的硅源气体，图形漂移可以减少。即：图形畸变随温度的降低而减少图形漂移随温度的升高而减少因此，生长参数的最佳优化是外延特性需要综合考虑的问题。CompanyConfidential

33DoNotCopy２、在高温生长可以减少图形漂移和小平面，对于0.1Mpa压强

轻微畸变严重畸变

CompanyConfidential

34DoNotCopy

轻微畸变CompanyConfidential

35DoNotCopyCompanyConfidential35DoNo

淀积速率试验：淀积速率从0.4μm/min降低到0.25μm/min，温度不变。

结果如下：对位信号正常，可正常对位。

CompanyConfidential

36DoNotCopy

淀积速率试验：淀积速率从0.4μm/min降低到0.外延层中的晶体缺陷：

在外延生长过程中，外延层上会出现许多缺陷，有位错、堆垛层错、沉积物、异物和氧化引起的缺陷等。从广义上讲，缺陷也包括氧、碳、重金属等杂质以及原子空位和填隙原子等点缺陷。这些缺陷的存在有的会直接影响半导体的性能。外延层中各种缺陷不但与衬底质量、衬底表面情况有关，而且也与外延生长过程本身有着密切的关系。外延层中常见的缺陷有角锥体、圆锥体（乳突）、月牙和鱼尾、划痕、云雾状表面位错、层错。CompanyConfidential

37DoNotCopy外延层中的晶体缺陷：在外延生长过程中，外延外延层缺陷分类：1、表面缺陷：显露在外延层表面的缺陷。（1）角锥体（2）圆锥体（3）阶丘（4）月牙和鱼尾（5）球（6）雾状表面（7）桔皮CompanyConfidential

38DoNotCopy外延层缺陷分类：CompanyConfidential2、晶格结构缺陷：存在于外延层内部的缺陷。（1）层错（2）滑移位错（3）失配位错实际上，有些缺陷起源于外延层内部，甚至于衬底内部，但随着外延生长延伸到表面，因此很难说有些缺陷是哪一种类型。CompanyConfidential

39DoNotCopy2、晶格结构缺陷：存在于外延层内部的缺陷。CompanyC角锥体：

角锥体是一种存在于外延层表面的锥体型小尖峰，多起于外延层和衬底交界面，但也可能在外延层内部产生，一般不会起源于衬底的内部。产生的原因：1、衬底表面质量差和反应系统的沾污，石墨基座的碳等发生气相转变后都会在衬底表面上形成α-SiC粒子，就可能成为角锥体的形成核，由核开始延伸，最后在外延层表面形成角锥体。2、角锥体的形成和衬底的晶向有关。Si的〈111〉晶向同其它的晶面相比，最容易发生角锥体。因为沿〈111〉晶向生长速度最慢，最容易出现释放原子的速度高于这些原子在表面按一定规律排列的速度，因而就可能造成表面原子排列不均匀，引起局部地区晶面突起，成为角锥体的形成核，发展成为角锥体。偏离〈111〉晶面几度，角锥体的数量就明显下降，对一定的晶面有一个最大允许生长速率，超过此速率就会出现角锥体。3、外延温度较低，表面化学反应速度减慢，输运到表面上的SiHCl3分子因不能很快分解反应而堆积，也会产生角锥体。4、SiHCl3浓度太高也会产生角锥体，如果表面出现的角锥体非常多，就会发展成鱼鳞状的表面。CompanyConfidential

40DoNotCopy角锥体：CompanyConfidential40D圆锥体：

这种缺陷往往在10E21/cm3重掺杂层上产生。如果发生形变，则可成棱角锥体，因此也可以把这种缺陷看成是角锥体的一种。CompanyConfidential

41DoNotCopy圆锥体：CompanyConfidential41D阶丘：

阶丘是尖端有一个角锥体而斜面坡度小的台阶状突起，高度可以达2-3μm。这种缺陷的成因与角锥体相似，可采取相同措施消除。CompanyConfidential

42DoNotCopy阶丘：CompanyConfidential42Do月牙和鱼尾：

月牙和鱼尾是外延沉积后高于或低于表平面的结构，起因于堆剁层错等衬底缺陷。从这些缺陷的一端引出一尾巴并沿一定方向伸长的凹坑，其宽度为几微米，长度为10μm数量级。CompanyConfidential

43DoNotCopy月牙和鱼尾：CompanyConfidential4

球是在外延生长中落到衬底表面的碳粒子所形成，经电子衍射分析可知，它具有α-SiC的组成与构造。球体所带的尾巴是反应体被粒子遮挡而生成的影子凹陷。CompanyConfidential

44DoNotCopy球是在外延生长中落到衬底表面的碳粒子所形成，经电子衍射

雾状表面是一种存在于外延层表面的缺陷，经表面化学腐蚀后一般可用肉眼直接观察到。在（111）面上，这些缺陷呈浅三角形平底坑，或呈V形及棒状，尺寸为0.1-0.8μm，这些缺陷因为反应气体的污染（H2纯度低、系统漏气、硅片清洗不干净），气相腐蚀不足或硅片内微缺陷所引起。CompanyConfidential

45DoNotCopy雾状表面是一种存在于外延层表面的缺陷，经表面化学腐蚀桔皮：

用肉眼可观察到的小波纹缺陷，这是由于硅片抛光时去层不够，生长速率太快，机械损伤的残留以及气相抛光腐蚀不适当造成。CompanyConfidential

46DoNotCopy桔皮：CompanyConfidential46Do以上是常见的几种表面缺陷，实际上还有许多种类，例如：镊子、吸笔、外来粒子的擦伤。这些缺陷的产生大多与杂质的沾污（有机物、金属杂质、碳粒子、灰尘粒子）抛光时的机械损伤，反应气体纯度，操作不当等有关。CompanyConfidential

47DoNotCopyCompanyConfidential47DoNo层错：

层错也称堆剁层错，是外延层上常见的缺陷，是因为原子排列次序发生错乱所引起的。利用化学腐蚀法（用干涉相衬显微镜观察时不必进行腐蚀）便可以显示出层错。产生层错的原因很多，衬底表面的损伤和沾污、外延温度过低、衬底表面上的残留氧化物、掺杂剂不纯。生长速率太快或温度起伏大而产生热应力等因素使层错增加。空位或间隙原子的凝聚外延生长时点阵失配等都可能引起层错。外延层错随着外延层的生长而长大。层错是外延层的一种特征性缺陷。它本身并不改变外延层的电学性质，但可以产生其它影响，可引起扩散杂质分布不均匀，成为重金属杂质的淀积中心等。层错大多数是从衬底与外延层的交界面开始的，减少硅片表面的损伤，洁净的表面，防止系统的气体泄露，外延生长前在1200℃高温下处理，HCl腐蚀等对减少、消除层错是十分有利的。CompanyConfidential

48DoNotCopy层错：CompanyConfidential48Do层错也称堆剁层错，是外延层上常见的缺陷，是因为原子排列次序发生错乱所引起的。CompanyConfidential

49DoNotCopy层错也称堆剁层错，是外延层上常见的缺陷，是因为原子排列次序发滑移位错：

外延位错一般是由于衬底内位错向外延层延伸，或由衬底表面机械损伤等硅片加工缺陷，在热应力的作用下产生大量滑移位错。另外，因外延层与衬底界面之间的晶格失配也可产生滑移位错。

SiHCl3（SiCl4）氢（H2）还原法外延生长一般在1100-1250℃的高温下进行，快速加温和冷却都可能会产生很大的热应力。热场分布不均匀，基座和硅片接触不良等都会不同程度地产生热应力。热应力可以使材料发生范性形变。如果晶体中处于某一晶面两侧的部分发生相对滑移时，滑移晶面中，滑移部分与未滑移部分的交界处就形成位错，可能在表面生成1-10nm数量级的台阶。实际上滑移是依靠位错的运动来完成的。外延时产生的位错大多属于滑移位错类型。

CompanyConfidential

50DoNotCopy滑移位错：CompanyConfi

外延时产生的位错大多属于滑移位错类型。CompanyConfidential

51DoNotCopy

失配位错：

当外延层和衬底掺入的杂质的种类和浓度不同时，会引起界面两端晶格常数的差异，对于硅材料来说，外延层和衬底之间的晶格收缩率大约为0.2%，如果界面两端的晶格常数相差很大，就会产生失配位错，而且可能传布到外延层和衬底中去，一般N/N+结构不会出现失配位错，而P/N+、N/P、P/P+结构容易引起失配而产生失配位错。

CompanyConfidential

52DoNotCopy失配位错：CompanyConfidential523、外延层缺陷检验方法

外延层的表面缺陷或堆垛层错一般均可用Sirtl腐蚀液（33%CrO3水溶液：HF=1：1）经15-30S显示出来。在日光灯照射下肉眼可观察到表面缺陷，微小的缺陷要在强光下（30万Lux）观察。内部缺陷则要在放大300倍的金相显微镜下才能观察到，位错的腐蚀时间需3-5min。CompanyConfidential

53DoNotCopy3、外延层缺陷检验方法CompanyConfidentia3、外延层缺陷检验方法

外延层的表面缺陷或堆垛层错一般均可用Sirtl腐蚀液（33%CrO3水溶液：HF=1：1）经15-30S显示出来。在日光灯照射下肉眼可观察到表面缺陷，微小的缺陷要在强光下（30万Lux）观察。内部缺陷则要在放大300倍的金相显微镜下才能观察到，位错的腐蚀时间需3-5min。CompanyConfidential

54DoNotCopy3、外延层缺陷检验方法CompanyConfidentia外延的质量表征因子：1、外延层厚度----片内、片之间、炉之间的重复性、一致性、均匀性。2、外延层电阻率----片内、片之间、炉之间的重复性、一致性、均匀性。3、外延层电阻率纵向杂质分布----有效厚度、过渡区陡削分布。4、外延层晶格结构完整性Uniformity=（MAX-MIN）/（MAX+MIN）*100%CompanyConfidential

55DoNotCopy外延的质量表征因子：1、外延层厚度----片内、片之间、外延层测试设备和尾气处理器：1、C-VHg探针测试仪2、4PP3、SRP4、FTIR5、SPV测试扩散长度（＞200um合格）重金属沾污情况6、UV灯7、TXRF测试分析，重金属沾污情况8、scrubber9、bubberCompanyConfidential

56DoNotCopy外延层测试设备和尾气处理器：1、C-VHg探针测试仪Com6寸高压VDMOS（外延层40-60um）5寸高压VDMOS（外延层40-60um）5寸2SB（外延层＜10um）：5寸CMOS/BP（外延层＜20um）：2KG(外延层＜10um)3ZY(外延层＜10um)2SF(外延层＜10um)2CW(外延层＜10um)CompanyConfidential

57DoNotCopy6寸高压VDMOS（外延层40-60um）CompanyC影响外延片的质量因素很多，现仅对外延层的翘曲度少子寿命，石墨基座，氧含量等几个问题发表本人的看法一

石墨基座的影响：1。外延生长使用的石墨基座是起加热体和载体作用，石墨基座的表层是包敷一层几百um厚SIC层。 Si片紧贴在石墨基座上，因其热容量大，所以温度上升或下降时晶片内的温度分布比较缓和均匀。但当温度提高到外延温度时（≥1100℃），在该温度附近晶片内稍微有一点偏差也会引起塑性变形产生缺陷，因此必须尽量使晶片内的温度分布均匀。对外延炉结构，石墨基座的选取，加热方式，外延生长温度，晶片与石墨基座的贴附性等问题需要我们引起重视，但目前要做到完全控制缺陷的产生是很困难的。影响硅外延片质量的几个问题DoNotCopy影响外延片的质量因素很多，现仅对外延层的翘曲度少子寿命，石墨2.石墨基座表层包敷一层SIC主要目的是为了防止基座内的杂质尤其是碳的沾污，保证晶体的完整性。碳是有害杂质，在高温下H2会与石墨基座起反应形成C-H2化合物转移到外延层产生旋涡缺陷。碳（C）侵入硅中成为替代杂质原子，使少子寿命下降。我们应千方百计的减少硅中碳（C）的含量。操作人员在装卸硅片过程中，在设备PM时应避免硅片，吸笔，触笔与基座的摩擦，装卸基座时要谨慎小心，动作要规范。同时石墨基座是有使用寿命的，发现起皮，剥落，针孔应考虑更换，同时要防止油脂沾污。油脂沾污是致命的。但我们只要使用得当是可以延长使用寿命的。CompanyConfidential

59DoNotCopy2.石墨基座表层包敷一层SIC主要目的是为了防止基座内的杂3.石墨基座的外延生长当生长一定周期后，石墨基座上吸附大量的杂质，淀积一层结构松散的有害的多晶颗粒，不及时的进行高温处理将成为污染源，直接影响外延层的质量和电阻率的纵向分布，所以石墨基座的好坏高温处理不当直接影响到外延的质量。CompanyConfidential

60DoNotCopy3.石墨基座的外延生长当生长一定周期后，石墨基座上吸附大

二

石英钟罩的影响。石英钟罩是用GE高纯石英烧制的。干净无污染的石英钟罩完全能满足外延生长的的要求。然而一旦钟罩内壁四周吸附大量的杂质而被污染，若不及时清洗或清洗不干净，将成为外延生长主要的污染源，严重影响外延层的质量。坚决杜绝石英钟罩未被清洗干净就安装入外延炉内，而又未被清洗人员和PM人员引起重视，这是不允许的。应建立清洗后的钟罩安装前与PM人员交接手续制度。CompanyConfidential

61DoNotCopy二石英钟罩的影响。CompanyConfident三

硅片翘曲度（warp）所谓翘曲度（warp）

是指硅片表面的变形和翘曲。对于硅片各厚度中心的假想面用从该面起至硅片厚度中心的最大值和最小值之差来表示。也有取3点的假想面方法来获得数据。在辐射加热反应器中（AMC7800K，AMC7700）硅片的正面直接被灯光加热，因此正面比背面温度高。硅片正面和背面的温度差将引起硅片的弯曲，所以设计了带有凹槽的石墨基座来校正。CompanyConfidential

62DoNotCopy三硅片翘曲度（warp）CompanyConfide得翘曲（warp）的问题变得更加显著，因此为防止翘曲，硅片厚度相应提高（可见ＳＥＭＩ标准）。温度梯度对硅片弯曲度有影响。硅片随着尺寸的增大，晶片直径相对于厚度比率也随之变化。这使当硅片存在温度梯度时就会产生热应力。迅速加热或冷却时，外表的温度变化比内部的温度快，外表膨胀比内部大。硅虽然是高强度材料，但是脆性材料。严重的热应力很容易导致材料的脆性断裂，而迅速冷却时产生的热应力比迅速加热时产生的热应力危害性更大，因为迅速冷却时产生的表面热应力是拉伸应力，而拉伸应力比压缩应力更易引起晶体的滑移，甚至裂纹扩展。退火处理能有效地消除热应力。具有很好的效果。我们应用的外延炉升降温时间的设定，除考虑到安全因素外，充分考虑到温度对硅片的影响而设计的。CompanyConfidential

63DoNotCopy得翘曲（warp）的问题变得更加显著，因此为防止翘曲，硅片厚外延温度对硅片的影响分析在650~750℃低温时，硅在片内部的间隙氧析出成核形成氧沉积物、位错、层错的复合体。在950~1000℃高温时氧沉淀物不断长大，形成晶格紊乱的内应力场产生吸杂作用，可使硅片表面层附近的金属杂质和各种重金属如铁（Fe）缺陷吸附到硅片体内，改善了硅片表面状况，形成一个“清洁区”，为外延生长提供了良好的硅片。

在1100~1150℃的高温下，硅片表面氧外扩散形成贫氧区，适当增加时间可以增加表层“清洁区”的宽度。由此可见氧在Si晶体中行为随温度的不同而不同。外延使用的石墨基座在射频加热反应器中

epipro5000,PE2061S,PE3061D是直接与射频能量相偶合。石墨基座

内感应的涡流产生热量在硅片背面侵入。因此背面比正面温度高，而在

辐射加热反应器的正面直接被灯光加热，因此正面比背面温硅片度高。

硅片正面和背面的温度差将引起硅片的弯曲，所以设计了带有凹槽的石

墨基座来校正。外延温度对硅片的影响分析弯曲引起硅片与基座间的接触，从而增加了纵向温度差，硅片周围温度比中心区域温度低，纵向温度差，使硅片产生一个附加的弯曲。纵向温度直接影响到硅片弯曲。故力求避免硅片边缘的不良接触。实验证明，当温度1250℃时很难避免滑移。比较简单的方法是使用热发射器。PE3061D钟罩外壁镀金膜的主要原因就在于此。所以在日常的外延炉石墨基座的设计依靠基座形状拉平纵向温度梯度。CompanyConfidential

65DoNotCopy弯曲引起硅片与基座间的接触，从而增加了纵向温度差，硅片周围温所以在日常的外延炉石墨基座的设计依靠基座形状拉平纵向温度梯度和垂直温度梯度并非最佳方法。要完全克服硅片的弯曲是很困难的，所以根据实际情况对硅片的翘曲度制定了一个可行性的范围。4”~6”片的范围值是warp：30~80（um）。As<111>0.002-0.004ohm-cm（ASTM

F1390，534，1530）。CompanyConfidential

66DoNotCopy所以在日常的外延炉石墨基座的设计依靠基座形状拉平纵向温度梯度四

氧含量的影响原子形成分散在硅中的O2是非电活性的。硅中的O2的固溶度数据比较分散，在硅溶点（1420℃）附近。晶体的机械强度。但氧（O2）一旦沉淀并形成氧沉淀后，硅单晶的机械强度立即降低。氧沉淀不仅会长大也会收缩，直拉硅单晶中O2含量一般在18-40PPM范围内，氧在硅中的行为是随温度而变化。硅中的O2存在可以增强硅，氧沉淀与少子寿命衰减有密切的关系，氧沉淀分布不均匀状况将直接影响IC的成品率。大量的实验证明在1000℃以上的IC工艺中，使用衬底的O2含量在20~30PPM时氧（O2）沉淀密度与间隙密度由1/6-1/8次方的关系，这意味着

把氧沉淀浓度控制在10%以内，则原始间隙浓度偏差不能大于0.5PPM。硅中的O2是间隙原子，间隙杂质大多以共价键方式与周围的SI原子相结合，形成SI-O2键，造成硅晶格膨胀，造成片子的弯曲。不同形态的氧行为：

表面氧沉淀--------功能失效漏电

体内氧沉淀--------产生位错片子翘曲因此硅片氧含量的选择既要权衡翘曲的后果，又要考虑保证内吸附机制。CompanyConfidential

67DoNotCopy四氧含量的影响CompanyConfidenti

五

扩散长度（少子寿命））LP：扩散长度。DP：扩散系数。τ：材料寿命

LP标志着非平衡载流子深入材料的平均距离，称为扩散长度。扩散长度由扩散系数DP和材料寿命τ所决定。往往是材料的热扩散系数有标准数据。（硅在300K的扩散系数0．9c㎡/S）。因而扩散长度的测量常作为测量寿命的方法之一。

扩散长度的测量方法：（表面光电压法SurfacePhotovoltage）

缩称SPV

法。关系式：LP=√DPτ

它是用光束激发扩散长度的一种稳定状态的测量技术。SPV法是非破坏的测量技术，而且在样品的准备上比较简单，所以广为半导体工业界应用。

表面光电压法（SPV法）中硅单晶工艺样片的表面处理是关键。N型和P型样片的表面处理是不一样的。N型样片可以将其置入沸腾的水中一小时。对于P型样片可以放入20MLHＦ+

80MLH2O中1分钟。

在测量过程中，波长是λ是自变量，吸收系数ɑ是因变量。因此，为了得到准确的扩散长度，波长λ和吸收系数ɑ之间的转换必须要精确。一个较准确的实验关系式为：

ɑ（λ）=（84.732/λ-76.417）²

68DoNotCopy五扩散长度（少子寿命））使寿命下降的杂质一般是扩散较快的重金属（Fe，Ni，Cu，Au，Cr，Zn等）金属杂质的污染

金属杂质的最基本电学影响是它们在硅的禁带中引入能级起一个复合中心的作用，形成深能级而降低少子的寿命并产生晶格缺陷导致漏电流增大，导致耐压差。对硅片的要求一般表面的Fe，Cu，Ni，Zn和Cr各种元<1011cm-2。日常大多数厂家都可满足。通常金属杂质在冷却过程中应力引入区域和Si/SiO2界面处易沉淀。为了提高硅外延的少子寿命，在生产过程控制Fe，Ni,Cu等重金属杂质的污染，并将其控制在1011/CM-2的范围，防止重金属杂质的沾污，控制Si抛光片的重金属杂质的含量值，在设备PM保养时严格防止重金属杂质的引入。CompanyConfidential

69DoNotCopy使寿命下降的杂质一般是扩散较快的重金属（Fe，Ni，Cu，A

六

外延层过渡区宽度

为了获得突变的过渡区提高器件的效率。外延温度不能选择太高。但是在较底温度下进行外延时，O,H,CL和

化合物及一些沾污在生长表面的吸附增加，使得外延层缺陷密度增加，对器件工作性能（如寿命，功率）有相当大的影响。

过渡区形成机理及减小其宽度的方法，概括地讲过渡区的形成主要有两方面因素。CompanyConfidential

70DoNotCopy六外延层过渡区宽度CompanyConfident1、高温下衬底中杂质的外扩散；2、N型杂质的气相自惨杂；因此减少过渡区宽度的方法主要从以下三方面考虑：1、

使N衬底中杂质得挥发尽可能少2、

已挥发的杂质易于被主气流带走；3、与固态外扩散兼须考虑选择适当的外延条件由此可见，在生长工艺中，在满足电学参数的前提下，高温时间应该是越短越好。硅中的重金属杂质，氧（O2），碳（C）形成复合中心，使寿命大大降低，同时半导体的表面状态对寿命也有频著的影响，晶体中的位错等缺陷也能形成复合中心，严重影响少子寿命，寿命值得大小在很大程度上反映了晶格的完整性，它是衡量材料质量的一个重要指标。所以工作中应使工艺最佳化，消除杂质的影响确保管路的气密性，提高抛光片、外延层的晶格完整性，降低生产成本，提高生产效率。我们在工作中应充分认识到半导体即使有痕量的杂质其影响是不可估量的，不要轻易放过偶然的现象。必然寓于偶然之中。技术人员就是要善于抓住“时机”思考，提高判断，解决问题的能力。CompanyConfidential

71DoNotCopyCompanyConfidential71DoNo

七

扩展电阻探针法扩展电阻探针法SRP（SpreadingResistanceProbeMethod）。由于扩展电阻探针法优越的空间分辨率，我们利用扩展电阻探针法来测试外延层的表面到衬底电阻率的纵向分布情况。通过了解电阻率的纵向分布情况可以了解外延层内过渡区的宽度。对于半导体器件来说希望外延层与衬底界面之间具有突变的杂质分布。即过渡区的宽度要窄。扩展电阻探针法是通过比较样品与已知电阻值的标准片的扩展电阻而得到样品的电阻率。而扩展电阻的检测可用一探针（ONEProbe），两探针（TWOProbe），或三探针（ThreeProbe）

一般由以下两种方式获得：1，利用已知的电压去测量电流；2，利用已知的电流去测量电压样品的准备是首先将硅外延片固定在斜角的平台上，再用约0.1ｕｍ的金刚石磨料将硅外延片磨成一斜角。利用探针测量斜面上不同位置的扩展电阻，即可得到外延层的纵向电阻。CompanyConfidential

72DoNotCopyCompanyConfidential72DoN

功率VDMOS器件对硅外延片的要求功率VDMOS是新一代大功率半导体器件，

VDMOS兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点。它的开关速度快，开关损耗小；输入阻抗高，驱动功率小，频率特性好，跨导高度线性。很好的热稳定性，特别是它具有负的温度系数，没有双极功率的二次击穿问题，安全工作区大。因此，不论是开关应用还是线性应用，VDMOS都是理想的功率器件。现在，VDMOS器件已广泛应用于各种领域，包括电机调速、逆变器、不间断电源、开关电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器移动通信、雷达、汽车电子、马达驱动、节能灯等各种领域。CompanyConfidential

73DoNotCopy功率VDMOS器件对硅外延片的要求CompanyCo功率VDMOS管一个单管包含有成千上万个元胞，任何一个元胞失效都会导致整个器件失效。所以对抛光片、外延片的质量要求相当高，尤其对表面颗粒要求苛刻。随着外延片直径的增大，其表面也越来越大，外延片内的离散性、电阻率、厚度的均匀性必须控制在很窄的区间范围。既要满足击穿电压又要获得低的导通电阻则必须要严格的控制过渡区宽度，使外延层在满足击穿电压的同时得到需要的有效外延层厚度。CompanyConfidential

74DoNotCopy功率VDMOS管一个单管包含有成千上万个元胞，任何一个元胞失减少硅外延缺陷以提高良率

半导体工作者从产业开创起就一直跟微粒问题和与微粒有关的良率损失作斗争。集成电路制造中75%以上的良率损失是由污染引起的。由于在junction区域产生短路或在局部电场或形成漏电通道。对于许多器件来说，外延淀积层是在原始硅衬底上做的第一个工艺步骤，这一层内的缺陷率有可能使以后的所有工艺步骤无效。在外延阶段可以看到各种各样的缺陷，我们关注三种：堆垛层错、突起物和划伤。堆垛层错是指外延生长过程中晶体内偏离正常的原子堆叠次序。通常，堆垛层错只存在于一个晶面上。在<100>材料中，堆垛层错出现的形式或是闭合方形，或是部分方形。在<111>材料中，堆垛层错出现的形式或是闭合等边三角形，或是部分三角形。突起物是外延后晶圆表面的大突出物，它在有大颗粒生长时出现。划痕是在外延层平面下的长、窄又浅的沟纹。划痕的产生可能是人或晶片加工过程引起，也可能是由晶片抛光材料中的污染物引起。

75DoNotCopy境减少硅外延缺陷以提高良率75DoNotCopy境改善良率工程分为4个主要部分：设施、工具、晶圆和操作。设施方面，改善的主要目标是洁净室环境设施、改善的洁净室环境。如果发现HEPA单元是有缺陷的要及时更换。（高效空气过滤器，达到HEPA标准的过滤网，对于0.1微米和0.3微米的有效率达到99.7%，HEPA网的特点是空气可以通过，但细小的微粒却无法通过。它对直径为0.3微米，（头发直径的1/200）由叠片状硼硅微纤维制成。

一个特定的HEPA过滤器（它直接涉及微粒偏移）直接把微粒淀积在主要的晶圆转运工具上。洁净室中另一改进包含整个工厂内安装离化器。测量整个工厂各处现场晶圆的静电荷，静电荷不仅会使工具不能正常工作，也会使空气中的微粒被吸引到高度带电的晶圆上。洁净室要注意改进的是洁净室工作服。洁净室的其它要注意的是改进工作人员操作晶圆的过程、重复使用晶圆盒的清洗，以及提高自动计量工具的洁净程度等等。CompanyConfidential

76DoNotCopy改善良率工程分为4个主要部分：CompanyConfidDMAICSigma解决故障的主要工具是称之为DMAIC的成熟模式。DMAIC是一个首字母缩写词，意思是定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、改善（Improve）和控制（Control），当工程目标可以用改善现有工艺实现时使用DMAIC。DMAIC方法6西格玛管理不仅是理念，同时也是一套提升业绩突破的方法。它将理念变为行动，将目标变为现实。这套方法就是6西格玛改进方法DMAIC和6西格玛设计方法DFSS。。

DMAIC模型是实施6sigma的一套操作方法。DMAIC是6σ管理中最重要、最经典的管理模型，主要侧重在已有流程的质量改善方面。DMAIC改善的第一步定义是陈述改善活动的目标。第二步是测量是对现有系统进行分析，并确立有效及可靠的度量体系，有助于监控达到确定目标的进程。。CompanyConfidential

77DoNotCopyDMAICCompanyConfidential77第三步是分析系统，此处要识别消除现有工艺性能与期望目标间差距的各种方法。第四步是改善工艺。作出的改善需要采用统计方法验证。最后一步是将各种改变固定起来完成对新系统的控制，然后不断监控该系统的稳定性。测量缺陷率的主要方法是用TencorSurfscan6220自动测量装置进行外延后产品测量。在有偏移的时候确定问题，工艺进行测定，分析数据并做出改进。为了完成DMAIC工艺改善工程必须控制运行新改进的工艺，用TencorSurfscan测量外延后缺陷，用统计过程控制跟踪提醒操作人员CompanyConfidential

78DoNotCopyCompanyConfidential78DoNoPV数据如下：PV数据如下：

抗静电（ESD）的看法

静电（Electrostatic）是一种电能，它留存于物体表面；静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子或离子的转移而形成的。

在一般工业生产中，静电具有高电位、低电量、小电流和作用时间短的特点，设备或人体上的静电位最高可达数万伏以至数十万伏；在正常操作条件下也常达数百至数千伏。但所积累的静电量却很低，通常为毫微库仑（nC、10-9C）级；静电电流多为微安（μA））级；作用时间多为微秒（μS）级，所以不会对人体造成伤害。

静电受环境条件，特别是湿度的影响比较大；静电测量时复现性差、瞬态现象多。

电子元器件的生产及电子设备的装联、调试作业中因接触磨擦起电、人体静电与接地问题能造成很大经济损失。

磨擦起电、人体静电是微电子工业中之两大危害源。随着电子工业的迅速发展，静电危害正在日益表露出来并逐渐受到人们的重视，并且要求越来越高。

-77-CompanyConfidentialDoNotCopy抗静电（ESD）的看法

Compan二．静电的危害形式

1．静电吸附

常常产生工作服吸尘埃污物，仪器仪表吸灰尘，PC机软盘、软驱吸尘损坏、数据丢失。

2．静电放电引起的器件击穿

由ESD（静电放电）引起的元器件击穿损坏是电子产品制造业中最普遍、最

严重的静电危害。在电子产品的生产中，从元器件的预处理、插装、焊接、清洗、单板测试、调试、总装等工序，由于接触－分离、摩擦、感应等作用，都会使操作人员、工具、工作台面、元器件、元器件包装容器等产生静电，同时可随时对器件造成ESD损害。

当带静电的物体接触SSD（静电敏感元器件，如MOS管、IC等元件），就会发生静电放电。这种极短时间（μS级）的突发脉冲，平均功率达几瓦，足以熔化小体积的硅，并在管芯的表面留下熔坑；ESD电流还会引起局部过热，造成PN结熔断，使器件参数退化或失效，造成引线（铝条）的熔化而开路、造成半导体电路芯片的薄膜电阻熔断或阻值变化。

CompanyConfidential

81DoNotCopy二．静电的危害形式

CompanyCo

3．静电感应

当导体和电介质置于静电场中，在其上感应出正或负的静电荷，其静电电压的幅值取决于静电场强度。所以静电敏感区内不得放置产生强电场和强磁场的设备，如：大功率风扇等。

CompanyConfidential

82DoNotCopy3．静电感应

当导体和电介质置于静电场中4．静电放电时产生的电磁脉冲

静电放电可产生频带几百千赫兹～几十兆赫兹、电平高达几十毫伏的电磁脉冲干扰，当脉冲干扰耦合到计算机和低电平数字电路时，致使电路发生翻转效应，出现误动作。强能量的脉冲干扰，可使静电敏感器件破坏。像1971年11月15日西欧发射的“欧－2火箭”，就是因静电放电产生的电磁脉冲导致计算机误动作，使此次发射失败。

电子生产环境中的典型静电源----人体静电

CompanyConfidential

83DoNotCopy4．静电放电时产生的电磁脉冲

静电放电可产生频带几百千赫

人体静电

电子生产环境中的典型静电源----人体静电。人体静电的产生方式，主要有接触起电，感应起电和迁移吸附起电。

接触起电是一种最普遍的起电形式。它的基本原理是物质间的电子转移，当两种物质相互接触其间距小于25×10-8厘米时，就会发生电子转移。其中逸出功较低的物质失去电子而呈现正电位，逸出功较高的物质得到电子而呈现负电位。即在两种物质的接触面上形成“偶电层”并产生接触电位差。当该两种物质分离时，其上部分电荷回流，但仍然残留有符号相反的电荷。即产生了静电。人们在生产活动中，人体与物体，皮肤与衣着，鞋底与地面之间不断地产生接触－分离过程，就会产生静电。比如，羊毛混纺衣服，并坐在人造革面椅子上的人突然起立时，人体可带上近万伏的高压静电。

人体感应起电的基本原理是静电感应。由于人体是导体，所以当人接近已带电的物体（或人）时，人体两侧会感应出正负两种电荷。通过接触接地设备，可将其中与原带电体同号的电荷移向大地，而人体便带有另一种电荷。比如，当已带电的人在未带电的人背后走过时，会使后者背上感应出与前者异号的电荷，而手上感应出同号的电荷。当被感应的人触及接地导体而放掉其上一种电荷（该过程会产生火花或电击，应当避免）后，人身体上便只带有与原带电者异号的电荷。

CompanyConfidential

84DoNotCopy人体静电

Com静电控制的从五个方面(即人员、设备、物料、方法和环境)来ESD规范，贯穿产品设计、制造、贮存、包装等各个环节防静电控制,穿插介绍了防静电设施的技术要求，检测方法和作业指导等内容。

.参考

目录：

1.静电敏感区域的界定。

2.静电敏感区域的工程环境防静电规范。

3.静电敏感区域的人员防静电规范。

4.静电敏感区域的防静电操作方法规范。

5.静电敏感区域的工装,设备,仪器以及防静电器材的防静电规范。

6.常用的检测方法。

7.静电防护作业管理指导。

CompanyConfidential

85DoNotCopy静电控制的从五个方面(即人员、设备、物料、方法和环境)来ES

8.附录A-------ESD相关术语。

9.附录B-------常用的防静电标志。

10.附录C-------部分静电敏感器件的静电敏感电压。

11.附录D------引用的标准及参考文献。

12.附录E------相关记录。

13.附录F------版本修订历史记录。

CompanyConfidential

86DoNotCopy8.附录A-------ESD相关术语。

9.静电敏感区域的界定：

1.静电敏感区域确定：

1.1.ESD敏感器件的生产区域------生产线等。

1.2.ESD敏感器件的前加工区域------前加工房。

1.3.ESD敏感器件的贮存区域------库房和在线库。

1.4.ESD敏感器件的返修区域------返修区及返修工位。

1.5.ESD敏感器件的老化区域------老化房。

CompanyConfidential

87DoNotCopy静电敏感区域的界定：

1.静电敏感区域确定：

1.1.E

静电敏感区域的标识：

1.静电敏感区的区域界限应该用黄黑相间的斜条纹来标识,线条宽度为5~10CM这两种斜条纹是专门用来标识静电敏感区的区域界限的,不可作为其它标识用。

2.从静电敏感区域的入口处开始,在明显处还应贴上静电敏感区的警示标志,该标志应符合GJB1649的规定。

CompanyConfidential

88DoNotCopy静电敏感区域的标识：

1.静电敏感区的区域界限应该用黄黑3.防静电容器(防静电周转箱,防静电元件盒等),元件架和运输车等器材上应有防静电标志,标志应置于明显且不易受到磨损的地方。如图B:

4.经过防静电液处理的物品和场所也应有防静电标志。5.含有ESSD的图纸资料,应有ESSD标志。

6.设备的外部端口标志应符合GJB1649中第5.8.3条要求。

7.整机包装标志应符合GJB1649中第5.10条要求。

8.交付文件标志应符合GJB1649中第5.9.1条要求。

静电敏感区域的工程环境防静电规范

1.防静电工程环境的设计原则：

设计防静电工程环境时,为达到静电防护的要求应遵循以下原则:

1.1抑制静电荷的积累和静电压的产生

2.2安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷

3.3防静电工作区应按电子元器件静电敏感度确定防护所CompanyConfidential

89DoNotCopy3.防静电容器(防静电周转箱,防静电元件盒等),要求静电防护区内静电电压绝对值应小于100V。

1.4.防静电区域应标明区域界限并在明显处悬挂警示标志。

1.5.在防静电工作区内禁止使用易产生静电荷的电荷源。常见的电荷源：

工作台表面油漆或浸漆表面、普通塑料帖面、普通乙烯及树脂表面

地板塑料及普通地板革、抛光打蜡木地板、普通乙烯树脂

工作鞋、帽、鞋普通涤纶、合成纤维及尼龙面料、塑料及普通胶第鞋

操作工具及设备普通塑料盒、架、瓶、盘用品及纸制品、普通泡沫及一般电动工具、压缩机、喷射设备、蒸发设备等

防静电工程环境的要求：

环境的温度和湿度要求：温度应在15℃至30℃之间,湿度应在45%至75%之间,环境内应配备温度计和湿度计,并按要求做好点检记录。如果环境内的空气过于干燥，应使用加湿器或其它办法来满足湿度要求，但应以不对产品造成有害影响为前提。如果湿度高了应该开空调或抽风。

CompanyConfidential

90DoNotCopy要求静电防护区内静电电压绝对值应小于100V。

1.4.一般情况下电子元器件及产品都需要防静电，虽然有些电子元器件可能当时看不出被静电点击，但是在后面的合成使用成为最终产品的时候就会显现出损害了。按目前的国际标准，一般都是要求要防止ESD的，包括洁净室、防静电手脚腕带、防静电服以及进入洁净室之前的静电检测等等参考资料：CompanyConfidential

91DoNotCopy一般情况下电子元器件及产品都需要防静电，虽然有些电子元器件可

ESD是整个电子产业共同面临的问题，影响相当广泛，包括生产、封装、测试、以及搬运等每个环节都会受到ESD的影响，静电往往会累积在人体、仪器和存放设备当中，甚至电子元件本身也会累积静电。因此所有IC都必须通过测试来检测是否能使元件免受ESD的损害，这些测试标准包括人体放电静电模式(HumanBodyModel；HBM)、机器放电模式(MachineModel；MM)，以及与集成电路(IC)封装大小关系密切的元件充电模式(ChargedDeviceModel；CDM)。

CompanyConfidential

92DoNotCopyESD是整个电子产业共同面临的问题，影响相当2、人体静电洁净厂房操作人员的不同动作和来回走动，鞋底和地面不断的紧密接触和分离，人体各部分也有活动和磨擦，不论是快走、慢走，小跑都会产生静电，即所谓步行带电；人体活动后起立，人体穿的工作服与椅子面接触后又分离也会产生静电。人体的静电电压如果消不掉，而去接触IC芯片，就可能在不知不觉中造成IC的击穿。CompanyConfidential

93DoNotCopy2、人体静电洁净厂房操作人员的不同动作和来回走动，鞋底和地3、

空气调节和空气净化引起的静电由于IC生产要求在45-55％RH的条件下

进行，所以要实行空气调节，同时要进行空气净化。降湿的空气要经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器和风管送人洁净室。一般总风管风速为8~10m／s，风管内壁涂油漆，当干燥的空气和风管，干燥的空气和过滤器作相对运动时，都会产生静电。应该引起注意的是静电与湿度有着较敏感的关系。另外，运送半成品和IC成品在包装运输过程中都会产生静电，这都是静电起电的因素之一。其次，静电对IC的危害是相当大的。一般来说，静电具有高电位、强电场的特点，在静电起电-放电过程中，有时会形成瞬态大电流放电和电磁脉冲(EMP)，产生频谱很宽的电磁辐射场。另外，与常规电能量相比，静电能量比较小，在自然起电-放电过程中，静电放电(ESD)参数是不可控制的，是一种难于重复的随机过程，因此它的作用往往被人们所忽视。尤其在微电子技术领域，它给我们造成的危害却是惊人的，据报道每年因静电造成直接经济损失高达几亿元人民币，静电危害以成为发展微电子工业的重大障碍。

CompanyConfidential

94DoNotCopy3、空气调节和空气净化引起的静电由于IC生

在半导体器件生产车间，由于尘埃吸附在芯片上，IC尤其是超大规模集成电路(VLSI)的成品率会大大下降。IC生产车间操作人员都穿洁净工作服，若人体带静电，则极易吸附尘埃、污物等，若这些尘埃、污物被带到操作现场的话，将影响产品质量，恶化产品性能、大大降低IC成品率。如果吸附的灰尘粒子的半径大于100μ