第二章 文獻探討
2.2 晶圓常見缺陷點圖案和成因
一般而言，晶圓上的缺陷可分為兩類，分別是系統性缺陷(systematic defect) 和隨機性缺陷(random defect)。
EI-Kareh[10]整理出系統性缺陷和隨機性缺陷的成因。系統性缺陷的發生主 要是由於製程發生問題時所產生，如製程參數(process parameter)的設定不 良、光罩(mask)出現故障、電路(circuit)設計不良，或是雷射修復時造成之缺 陷。而隨機性缺陷的發生主要是晶圓製造過程中，難以避免的微粒所造成之短路。
對一良好的製程而言，缺陷之成因主要是屬於隨機性且其發生的比例能降低 至一個常數，而系統性缺陷的比例亦能降至最低[13][15]。因此研究系統性缺陷 出現的原因即可降低低良率晶圓的產生[20]。
當晶圓發生隨機性缺陷時，缺陷點的分佈會呈現隨機散佈。而當晶圓發生系 統性缺陷時，不同於隨機性缺陷的發生，其缺陷點會因為製程異常原因而出現不 同的圖案(pattern)。常見的缺點群聚圖案主要有四種[13]，分別是：
(1) 牛眼圖案(bull’s eye pattern)：缺陷點集中在晶圓中心附近，成一牛眼圖形。
(2) 底部圖案(bottom pattern)：缺陷點集中在晶圓的底部。
(3) 弦月圖案(crescent moon pattern)：缺陷點集中在晶圓的某一側有如弦月的圖 形。
(4) 環狀圖案(edge pattern)：缺陷點散佈在晶圓邊緣，成一環狀圖形。
四種圖案如圖2.2所示。
牛眼圖案 底部圖案
弦月圖案 環狀圖案
圖2.2 常見的四種群聚圖案
牛眼群聚圖案的成因通常發生在電漿(plasma)區。半導體製程可概略區分為 四大步驟，分別是蝕刻(etching)、擴散(diffusion)、薄膜(thin film)、微影(photo)。
所謂蝕刻就是將沒有被光阻覆蓋及保護的薄膜，以化學反應或是物理作用的方式 加以去除，以完成整面材質均勻的移除或轉移光罩圖案 (pattern transfer) 到薄膜 上面。就圖案轉移而言，一般與微影技術相配合。蝕刻大致上可分為濕式蝕刻和 乾式蝕刻，分別說明如下：
1. 濕式蝕刻：將要蝕刻的部份利用化學溶液與之反應之後帶走表面產物的方法 來進行蝕刻，通常是將晶圓置入裝有化學溶液的蝕刻槽中進行。
2.乾式蝕刻 ：乾式蝕刻是指在氣相中進行的蝕刻過程，一般在半導體製程中，
多使用活性電漿源(reactive plasma source)來完成。
因此若發現晶圓有牛眼的群聚圖案時，有很大的可能是在乾式蝕刻或是其他 需使用到電漿的步驟出了問題。
底部圖案的發生是由於在擴散階段時需對晶圓進行加熱，但在加熱過程中因 不均勻而導致底部圖案，因此若出現底部圖案很有可能是在擴散過程中出了問 題。
弦月圖案的發生則是由於在薄膜過程中，需經過一個快速退火的步驟，其目 的是為了可有效降低接面深度(junction depth)及有效通道長度(effective channel length)，而若在此步驟出現問題則晶圓上容易會產生弦月圖案。
環狀圖案的發生通常不限定於發生在某段製程，但其發生的原因往往跟線上 作業員的操作失當、製程設計、參數控制不當，或是晶圓本身不平坦有關。
表2.1彙整常發生的四種群聚圖案原因。
表2.1 常見的四種群聚圖案及成因
群聚圖案 發生原因
牛眼圖案 蝕刻階段的電漿區出現問題。
底部圖案 擴散階段加熱過程不均勻。
弦月圖案 薄膜階段的快速退火過程出現異常。
環狀圖案 人為疏失和晶圓本身不平坦佔主要因素。