淺談UV晶圓光擦除
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晶圓(wafer)由純硅(Si)構(gòu)成。 一般分為6英寸、8英寸、12英寸規(guī)格不等,晶片就是基于這個(gè)wafer上生產(chǎn)出來的。 高純度的半導(dǎo)體經(jīng)過拉晶、切片等工序制備成的硅晶片,由于其形狀為圓形,故稱為晶圓;在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu),而成為有特定電性功能的集成電路產(chǎn)品。晶圓經(jīng)過一系列半導(dǎo)體制造工藝形成極微小的電路結(jié)構(gòu),再經(jīng)切割、封裝、測試成為芯片,廣泛應(yīng)用到各類電子設(shè)備當(dāng)中。 晶圓材料經(jīng)歷了 60 余年的技術(shù)演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,形成了當(dāng)今以硅為主、新型半導(dǎo)體材料為補(bǔ)充的產(chǎn)業(yè)局面。
全世界80%的手機(jī)和電腦由中國生產(chǎn)。中國的高性能芯片95%依靠進(jìn)口,于是中國每年要花費(fèi)2200億美元去進(jìn)口芯片,該數(shù)額為中國全年石油進(jìn)口額的2倍。所有與光刻機(jī)和芯片生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)備和材料也受到封鎖,比如晶圓片、高純金屬、刻蝕機(jī)等等。
今天我們就淺談晶圓機(jī)UV光擦除原理。在數(shù)據(jù)寫入時(shí),需要通過給柵極加上高電壓 VPP ,如下圖所示,向浮置柵注入電荷。注人后的電荷由于不具備穿透硅氧化膜能壁的能量,因而只能維持現(xiàn)狀,所以我們必須給予電荷一定的能量!而這時(shí)候就需要用到紫外線了。
當(dāng)浮置柵接收到紫外線的照射,浮置柵中的電子接收了紫外線光量子的能量,則電子變成具有穿透硅氧化膜能壁能量的熱電子。如圖 所示,熱電子穿透硅氧化膜,流向基板和柵極,恢復(fù)為擦除狀態(tài)。擦除操作,只能通過接收紫外線的照射來進(jìn)行,而不能進(jìn)行電子擦除。也就是說,只能夠進(jìn)行由 “ 1 ” 向 “ 0 ” 改變比特?cái)?shù),而在反方向上.除擦除芯片全部內(nèi)容的方法以外,再?zèng)]有其他的方法。
我們知道,光的能量與光的波長成反比例關(guān)系,為了讓電子成為熱電子,從而具有穿透氧化膜的能量,就非常需要波長較短的光即紫外線的照射。由于擦除時(shí)間決定于光量子的數(shù)目,因而即使在波長較短的情況下,也不能縮短擦除時(shí)間。一般地,當(dāng)波長為 4000A ( 400nm )左右時(shí)才開始進(jìn)行擦除。在 3000A 左右基本達(dá)到飽和。低于 3000A 以后,波長即使再短,對于擦除時(shí)間也不會(huì)產(chǎn)生什么影響。
UV擦除的標(biāo)準(zhǔn)一般為接受精準(zhǔn)波長的 253.7nm ,強(qiáng)度 ≥16000 μ W /cm²的紫外線 30 分鐘至3小時(shí)不等的照射時(shí)長,即可完成其擦除操作。