臺灣博碩士論文加值系統

鋁金屬應用於半導體元件除作為元件內連接線路外，另一用途在接觸面形成歐姆接觸讓封裝後的導線能減少金屬與半導體界面電壓差形成良好的傳導。而鋁金屬接觸面其特性決定於接觸面積與接面處鋁矽合金狀況而對線寬無特殊要求。濕式蝕刻相較於乾式電漿蝕刻能提供高選擇比、高PPH、設備簡單及低成本特性，因此評估金屬接觸面濕式蝕刻能降低生產成本提高產能。

本研究透過統計軟體進行實驗設計預期找出理想的鋁金屬濕式蝕刻槽體設計及製程參數。透過部分因子設計及實驗結果分析，當槽體設計為真空系統可以即時移除反應表面氣體減少遮蔽效應，同時加入robot擺動增加表面蝕刻液置換增改善均勻性，而控制蝕刻溫度在較高溫度能增加鋁金屬蝕刻率及表面均勻性。在經過 20 次驗證以統計製程管制(Statistical process control, SPC)手法驗證鋁膜蝕刻的製程能力為1.12 ，其製程呈穩定趨勢可以實際應用於量產。未來利用自動補酸系統可以控制硝酸及磷酸濃度變化，減少蝕刻速率衰減，更進一部延長蝕刻液使用壽命與製程能力提昇。

Applications of Aluminum are used in semiconductor device as a connection between layout and also as a good ohmic contact between semiconductor surface and metal layer. Aluminum ohmic contact is related with contact area and silicide density, and it has no CD loss (Critical dimension loss) concern. Wet etch method can provide more high selectivity, high PPH (productive per hour), simple equipment design and low cost compare to plasma etch. So the evaluation of aluminum by wet etch can reduce cost and it increases the output for mass production. This approach was applied in D.O.E to analyze and optimize the aluminum wet etch process and equipment design. The obtained result showed that the high vacuum etch tank can remove reacted bubble immediately to avoid masking effect. The installation of robot system and keep tank temperature around 50 °C, which is more stable, uniform and faster etch rate. After 20 wafer mass run, Cpk value shows 1.12 which was confirmed from SPC chart. This result can be implemented to the mass production. In future, the installation of chemical auto spiking system can maintain the concentration as constant and the process capability will be better.

誌謝..... Ⅰ
中文摘要.....Ⅱ
英文摘要.....Ⅲ
目錄..... Ⅳ
圖目錄.....Ⅵ
表目錄.....Ⅷ

第一章 緖論
1-1 功率元件之發展及背景.....1
1-2 研究動機.....3
1-3 研究目的.....3
1-4. 研究方法.....3
第二章 蝕刻製程解析
2-1 半導體製程概略.....5
2-2 半導體製簡介.....6
2-2.1 濕式製程.....6
2-2.2 擴散製程.....6
2-2.3 微影製程.....7
2-2.4 蝕刻製程.....7
2-2.5 薄膜製程.....7
2-2.6 化學機械研磨.....8
2-3 蝕刻製程介紹.....8
2-3.1 化學蝕刻.....9
2-3.2 物理蝕刻.....9
2-3.3 反應式離子蝕刻.....9
2-4 濕蝕刻製程.....10
2-4.1 濕蝕刻反應機制.....11
2-4.2 濕蝕刻指標.....12
第三章 功率元件鋁金屬製程
3-1. Metallization .....14
3-2. 歐姆接觸.....15
3-3. 鋁金屬蝕刻技術.....19
3-4. 鋁金屬濕蝕刻技術.....19
第四章 參數最佳化實驗設計
4-1. 影響濕蝕刻應變數原因分析.....22
4-1.1. 品管七大手法.....22

4-1.2. 特性要因分析.....23
4-2.顯著因子分析.....24
4-2.1 實驗設計(DOE)..... 24
4-2.2 田口方法.....27
4-2.3 直交配列 .....29
4-3 實驗操作.....31
4-3.1 操作說明.....31
4-3.2 實驗數據計算及期望值.....33
4-4. 實驗化學藥品及配製.....34
4-5. 實驗儀器及設備.....34
4-6. 實驗流程規畫.....43
第五章 實驗結果與分析
5-1. 估計因子效應.....44
5-1.1 蝕刻均勻性主效應分析.....45
5-1.2 蝕刻速率主效應分析.....47
5-1.3 Aspect Ratio主效應分析.....49
5-2. 因子效應分析.....50
5-2.1 蝕刻均勻性因子效應分析.....50
5-2.2 蝕刻率因子效應分析.....52
5-2.3 Aspect Ratio 因子效應分析.....53
5-3 最佳化分析.....55
5-4 工程實驗結果與討論.....58
第六章 結論.....60
參考文獻.....62
附錄.....64

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