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半導體 製程與陳柏頴研究介紹

半導體 製程與陳柏頴研究介紹. 簡報人：資工系 陳柏穎 教授 單位：義守大學 99 年 10 月 1 日. 大綱. 壹、緣起 貳、 半導體製程 叁、 陳柏頴近期研究介紹 肆、結論. 壹、緣起. 資工議題 :. 系 統. 網路 、 通訊 (Web, Comm.). 　　軔體 (Firmware). IC. 　　軟體 (Software). 線寬持續縮小 (1) 增加功能 (2) 更穩定 (3) 更省電. 軟體語法會越 來越接近 (1) 人類語法 (2) 更有效率。. 網路讓應用更

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半導體 製程與陳柏頴研究介紹

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Presentation Transcript

  1. 半導體製程與陳柏頴研究介紹 簡報人：資工系 陳柏穎 教授 單位：義守大學 99年10月1日

  2. 大綱 壹、緣起 貳、半導體製程 叁、陳柏頴近期研究介紹 肆、結論

  3. 壹、緣起

  4. 資工議題: 系 統 網路、通訊 (Web, Comm.) 　　軔體 (Firmware) IC 　　軟體 (Software) 線寬持續縮小 (1)增加功能 (2)更穩定 (3)更省電 軟體語法會越 來越接近 (1)人類語法 (2)更有效率。 網路讓應用更 (1)及時 (2)快速 (3)跨國。 軔體讓應用更 (1)客製化 (2)品味化 (3)差異化。

  5. IC 硬體+軟體=賺錢平台

  6. 貳、半導體製程介紹

  7. 積體電路(Integration circuit, IC)是把電阻(R)、電容 (C)、電感(L)、二極體(Bipolar, D)、電晶體 (T)...等電 子元件整合做在一個晶方(chip)內稱之。 問題三 那在IC技術發展前如何將此五大基底整合在一起 ? 以麵包板焊線與焊錫連結在一起

  8. 堆積木，是用幾種基本的小木塊 (基底木塊) 堆出複雜的作品；若基底木塊的種類愈多，作品愈有趣且多樣化；反之若只有一兩種，受限較多就難有吸引人的成果 • 向量觀念類似堆積木。平面上任一向量 A 都可以用一組所謂的基底(basis)來表示，例如： • = x 軸和y 軸的單位向量 • a、b = x、y軸上的分量 • ：基底木塊 ； A：組合出來的作品 積體電路 & 積木遊戲

  9. 自從1958年第一顆IC被應用在第二代電腦以來, 後續的研 究發現,而這些電路如果作三度空間等比例的縮小其結果功能 相仿, 僅需調整電子通道在次表面(sub-micro)的電場結構 (architecture)作部份修正即可作到與上一代完全相同的功 能但積集度卻大幅增加的新世代 。

  10. 這個項重大發現造就一個明星產業就是半導體積體 這個項重大發現造就一個明星產業就是半導體積體 電路, 而且從美國矽谷(silicon valley)一路往亞洲 的日本、韓國、臺灣有如雁鴉飛行路線般地在移動 且在各地都有開花結果。 問題五 那IC 技術如何被人類被找到 的 ?

  11. GordonMoore’s Law

  12. Answer : 以矽為基材之半導體技術

  13. What is silicon ? 矽有什麼優良特殊處 ?

  14. START OX Zero Layer PHOTO PR Remove Zero Layer ETCH Zero Layer IC電子結構是一層一層加工 對準堆疊完成

  15. 問題四 有沒有一套理論可以及時反應問題 ?

  16. 母體 樣本 抽樣 推論 樣本統計量 母體參數 抽樣誤差 非抽樣誤差

  17. 抽取樣本 母體 樣本 （sample） （Population） 推論母體 由於成本與時間的考量，只抽取一部分的母體，用以推論整個母體的特性。

  18. 2. Po-Ying Chen*, “Degradation of Gate Oxide Integrity by Formation of Tiny Holes by Metal Contamination during Wafering Process”, Jpn. Journal of Applied Physics, p. 8685-8690, SCI, N/M=50/94, IF: 2.85., IF: 2.47, (2008) citation: 3

  19. 6. 材料厚度與均勻度 金氧半場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)，縮寫為MOSFET。

  20. 6. 材料厚度與均勻度 • -- The gate dielectric layer roughness will reduce the electronic mobility. 2.5V for 0.25um DR 1.0V for 0.09 um DR e e Rough Si substrate

  21. -- The flatness will result-in the patterning lose problem. 7. 晶片平坦度

  22. CMP 7. 晶片平坦度 • -- CMP process will induce nano-topography issue, and this problem will • affect the device performance. Oxide Silicon Nanotopography Length 5 mm for example "Stiff" ("Hard") Pad CMP ProcessPlanarization Length ~ 7 - 10 mm • Preferentially thins surface films in raised nanotopography areas.

  23. 7. 晶片平坦度 Impact on Nano-topography Improved Polishing pad optimized THA2: 17.7nm  9.3nm2x2mm THA4: 32.7nm  21.9nm10x10mm

  24. (a) 250 ) 200 Ω Crack IMC 150 dominant Resistance ( dominant 100 50 0 0 5000 10000 15000 Current density J (mA/cm2) (b) 3 ) Ω 2.5 2 Resistance ( 1.5 1 0 2000 4000 6000 Current density J (mA/cm2)

  25. Drop tool Si Si Si Si wafer wafer wafer wafer Wafer guide Wafer guide Wafer guide Wafer guide

  26. 原物料 • Raw Wafer • COP大小分佈圖

  27. 原物料Raw Wafer BMD Bulk Micron Defect = Voids + O2

  28. 原物料Raw Wafer BMD BMD

  29. 原物料Raw Wafer BMD BMD分佈

  30. 原物料Raw Wafer BMD

  31. 原物料Raw Wafer BMD

  32. 原物料Raw Wafer BMD

  33. 11. 靜電頓對IC製程的影響 (b) Voltage V max max max X10 (a) 12 10 8 Surface Charges Accumulation (V) 6 r r r O O O O O O O 4 2 R 0 4 6 0 2 8 10 12 Distance (inch)

  34. 微機電半導體製程所製作的變速器。其齒輪減速比為12：1微機電半導體製程所製作的變速器。其齒輪減速比為12：1

  35. 叁、陳柏頴近期研究介紹

  36. (1)

  37. (2) 呼出氣體可以判知人體心智、精神狀態 清醒 非侵入式 精神狀態 瞌睡 磁 場 可微細化 淺睡 可程式化 誠實 網路 心智 遠端醫療 說謊

  38. 儀器自動檢測 之研究 儀器自動檢測 之研究 (9) (9) (產學合作)

  39. 肆、結論

  40. 本主題總結 (Summary) 1. IC以矽為基材創造了一項持續40年的奇蹟 每年功能增一倍, 價格降一半

  41. Thanks!

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