半導體工藝過程

1、半導體制造工藝過程2021-7-29.目錄1、概述2、晶體生長與圓晶制造3、硅的氧化4、光刻與刻蝕5、分散與離子注入6、薄膜堆積.概述工藝集成晶體生長與圓晶制造熱氧化光刻與刻蝕分散與離子注入薄膜堆積測試與封裝.晶體生長與圓晶制造1、直拉法單晶生長多晶硅放在坩堝中，加熱到1420將硅熔化，將知晶向的籽晶插入熔化硅中然后拔出。硅錠旋轉(zhuǎn)速度 20r/min坩堝旋轉(zhuǎn)速度 10r/min提升速度：1.4mm/min摻雜P、B、Sb、As.晶體生長與圓晶制造.晶體生長與圓晶制造2、區(qū)熔法晶體生長主要用于制備高純度硅或無氧硅生長方法多晶硅錠放置在一個單晶籽晶上，多晶硅錠由一個外部的射頻線圈加熱，使得硅錠部分

2、熔化，隨著線圈和熔融區(qū)的上移，單晶籽晶上就會往上生長單晶。電阻率高無雜質(zhì)沾污機械強度小，尺寸小.晶體生長與圓晶制造.晶體生長與圓晶制造.熱氧化SiO2的根本特性雜質(zhì)阻撓特性好硅和SiO2的腐蝕選擇特性好.熱氧化反響方程：Si(固體)+O2(氣體)SiO2Si(固體)+2H2O (氣體)SiO2 +H2(氣體).熱氧化硅熱氧化工藝，可分為：干氧氧化、水汽氧化和濕氧氧化。干氧氧化是以枯燥純真的氧氣作為氧化氣氛，在高溫下氧直接與硅反響生成二氧化硅。水汽氧化是以高純水蒸汽為氧化氣氛，由硅片外表的硅原子和水分子反響生成二氧化硅。水汽氧化的氧化速率比干氧氧化的為大。而濕氧氧化本質(zhì)上是干氧氧化和水汽氧化的混

3、合，氧化速率介于二者之間。 .光刻與刻蝕光刻是一種復印圖象和化學腐蝕相結(jié)合的綜合性技術(shù)。它先采用照相復印的方法，將事先制好的光刻版上的圖形準確地、反復地印在涂有感光膠的SiO2層(或Al層)上，然后利用光刻膠的選擇性維護作用，對SiO2層(或A1層)進展選擇性化學腐蝕，從而在Si02層(或Al層上)刻出與光刻版相應(yīng)的圖形。光刻技術(shù)常見的技術(shù)方案有紫外光刻、電子束光刻、納米壓印光刻等，以廣為業(yè)界的人們所熟習。近年來，在人們?yōu)榧{米級光刻技術(shù)探求出路的同時，也出現(xiàn)了許多新的技術(shù)運用于光刻工藝中，主要有干涉光刻技術(shù)、激光聚焦中性原子束光刻、立體光刻技術(shù)、全息光刻技術(shù)和掃描電化學光刻技術(shù)等等。 .光刻與

4、刻蝕光刻工藝步驟如下：首先圖層被轉(zhuǎn)移到光刻膠層。.光刻與刻蝕其次，把圖形從光刻膠轉(zhuǎn)移到晶圓上。.光刻與刻蝕光刻膠有正膠和負膠之分.光刻與刻蝕.光刻與刻蝕用物理的、化學的或同時運用化學和物理的方法，有選擇地把沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分 資料去除，從而得到和抗蝕劑完全一致的圖形?？涛g最簡單最常用分類是：濕法刻蝕和干法刻蝕。.光刻與刻蝕濕法刻蝕是一個純粹的化學反響過程，是指利用溶液與預刻蝕資料之間的化學反響來去除為被掩蔽膜資料掩蔽的部分而到達刻蝕目的。濕法刻蝕在半導體工藝中有著廣泛運用：磨片、拋光、清洗、腐蝕 優(yōu)點是選擇性好、反復性好、消費效率高、設(shè)備簡單、本錢低 缺陷是：鉆刻嚴重、對圖形的控制性較

5、差，不能用于小的特征尺寸；會產(chǎn)生大量的化學廢液 .光刻與刻蝕干法刻蝕：利用等離子體將不要的資料去除亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法。干法刻蝕種類很多，如光揮發(fā)、氣相腐蝕、等離子體腐蝕等。其優(yōu)點是：各向異性好，選擇比高，可控性、靈敏性、反復性好，細線條操作平安，易實現(xiàn)自動化，無化學廢液，處置過程未引入污染，干凈度高。缺陷是：本錢高，設(shè)備復雜。干法刻蝕主要方式有純化學過程如屏蔽式，下游式，桶式，純物理過程如離子銑，物理化學過程，常用的有反響離子刻蝕RIE，離子束輔助自在基刻蝕ICP。 .分散與離子注入所謂分散指在高溫下，雜質(zhì)在濃度梯度的驅(qū)使下浸透進半導體資料，并構(gòu)成一定的雜質(zhì)分布，從而改動導電類型

6、或雜質(zhì)濃度。劑量控制結(jié)深控制.分散與離子注入分散系統(tǒng)固態(tài)源液態(tài)源.分散與離子注入所謂離子注入指先使待摻雜的原子或分子電離，再加速到一定的能量，使之注入到晶體中，然后經(jīng)過退火使雜質(zhì)激活。離子注入的優(yōu)點：準確控制劑量和深度低溫:小于125 掩膜資料多樣外表要求低橫向均勻性好( 1% for 8 wafer).分散與離子注入.分散與離子注入離子注入機種類：離子注入機構(gòu)造圖外形臥式立式能量低能量60Kev中能量60kev-200kev高能量200kev以上.分散與離子注入退火的作用：1.消除晶格損傷2.激活雜質(zhì)退火的方法：1.高溫熱退火：用高溫爐把硅片加熱至800-1000 并堅持30分鐘特點：方法簡

7、單，設(shè)備兼容，但高溫長時間易導致雜質(zhì)的再分散。.薄膜堆積根據(jù)需求，在晶圓的外表堆積一層目的資料實現(xiàn)一定功能的過程稱為薄膜堆積，薄膜堆積包括以下幾個方面外延生長技術(shù)電介質(zhì)淀積多晶硅淀積金屬化.薄膜堆積物理氣相堆積PVD)指的是利用某種物理的過程，如物質(zhì)的熱蒸發(fā)或在遭到粒子束轟擊時物理外表原子的濺射景象，實現(xiàn)物質(zhì)從原物質(zhì)到薄膜的可控的原子轉(zhuǎn)移過程。物理氣相堆積技術(shù)中最為根本的兩種方法就是蒸發(fā)法和濺射法，另外還有離子束和離子助等等方法。.薄膜堆積化學氣相堆積(CVD)顧名思義，利用氣態(tài)的先驅(qū)反響物，經(jīng)過原子、分子間化學反響的途徑生成固態(tài)薄膜的技術(shù)。在高質(zhì)量的半導體晶體外延技術(shù)以及各種絕緣資料薄膜的制

8、備中大量運用了化學氣相堆積技術(shù)。比如，在MOS場效應(yīng)管中，運用化學氣相方法堆積的薄膜就包括多晶硅，二氧化硅、氮化硅等。.薄膜堆積化學氣候堆積指利用化學反響的方式在反響室內(nèi)將反響物通常為氣體)生成固態(tài)的生成物，并堆積 在硅片外表的一種薄膜堆積技術(shù)。氣相淀積具有很好的臺階覆蓋特性APCVD = Atmospheric Pressure CVD，常壓CVDLPCVD = Low Pressure CVD，低壓CVDPECVD = Plasma Enhanced CVD，等離子體CVDHDPCVD = High-Density CVD，高密度CVD.薄膜堆積氣體經(jīng)過熱反響腔時發(fā)生化學反響.薄膜堆積CVD反響過程：參與反響的氣體混合物被輸運到堆積區(qū)反響物由主氣流分散到襯底外表。反響物分子吸附在襯底外表上吸附物分子間或吸附分子與氣體分子間發(fā)生化學反響，生成硅原子和化學反響副產(chǎn)物，硅原子沿襯底外表遷移并結(jié)合進入晶體點陣內(nèi)反響副產(chǎn)物分子從襯底外表解吸副產(chǎn)物分子由襯底外表外分散到主氣流中，排出堆積區(qū)。.半導體制造過程控制微電子制造的過程控制問題可分成四種類型(Lee, 1990)：設(shè)備管理，污染控制(contamination control)，資料操作及單元操作控制。 主要