微细加工(考点总结)

首先，要看相片里有个最后没电的ppt,然后是一个对比的表格和图片。

第一章微细加工的基本方法微细加工技术是指制造【微小尺寸】【零件和图案】的生产加工技术。

微细加工技术分为【单项】的微细加工技术和【系统】的微细加工技术。

（最后一个多一个零）微细加工的范围、特点和应用微细加工技术的加工尺度范围概念：【上限尺度——亚毫米】机械切削直径0.1mm,精度0.01mm的软钢轴，实验表明：当吃刀深度在0.1mm以上进行普通车削加工时，单位面积的切削阻力为196～294N／mm2；（有较多的位错缺陷）当吃刀深度在50μm左右进行微细铣削加工时，其值约为980 N／mm2；（有较少的位错缺陷）当吃刀深度在1μm以下进行磨削加工时，则其阻力高达12740N／mm2。

（接近无位错缺陷）【下限尺度——纳米】（溅射去除或镀膜加工，原子或分子加工。

）微细加工与一般尺寸加工不同主要表现在：精度表示方法不同一般尺寸加工的精度用其加工误差与加工尺寸的比值来表示，这就是精度等级的概念(如：Ø30H7)。

在微细加工时，由于加工尺寸很小，需要用误差尺寸的【绝对值】来表示加工精度，即用去除一块材料的大小来表示，从而引入了【"加工单位"】的概念。

在微细加工中，加工单位可以小到分子级和原子级。

加工机理不同微细加工时，由于切屑很小，切削在晶粒内进行，晶粒作为一个个不连续体而被切削。

这与一般尺寸加工完全不同，一般尺寸加工时，由于吃刀量较大，晶粒大小可以忽略而作为一个连续体来看待。

因而常规的切削理论对微细加工不适用。

加工特征不同一般尺寸加工以获得一定的尺寸、形状、位置精度为加工特征。

而微细加工则以分离或结合分子或原子为特征，并常以能量束加工为基础，采用许多有别于传统机械加工的方法进行加工。

微细加工的应用及分类微细加工技术最大的应用领域是集成电路工业。

但与我们上述的加工方法不同之处是它是主要利用【曝光】和【刻蚀】技术进行的加工方式。

在集成电路工业中现在如果没有微细加工现在的情况是不可想象的，例如，一个双稳态振荡器，用电子管制造时其尺寸约5cm，造价数美元；而用微细加工则其尺寸只有15μm，造价只有千分之几美分。

由于存在【侧面刻蚀】，使刻蚀成的窗口常比光刻胶【窗口尺寸大些】。

为了修正，就要从设计值中减去【刻蚀余量】。

刻蚀余量的大小与【被加工材料、刻蚀液的种类及被加工材料的厚度】等许多因素有关，须用实验来确定。

侧面“刻蚀”或【“钻蚀”】现象侧面刻蚀【越小】，刻蚀系数越【大】，则刻蚀部分的侧面【越陡】，因此【产品尺寸】的【精度就越稳定】。

第二章微细加工中的基本工艺在半导体发展的早期，首先使用的半导体材料是【锗】，但它很快被硅取代了。

因为硅在大气中氧化可以形成一层结合力很强的透明的【氧化硅(SiO2)】薄膜，它可作【硅表面的保护层、电路间的绝缘介质、以及作杂质扩散的掩蔽膜】。

【砷化镓（GaAs)】具有很高的【迁移率】，是一种重要的半导体材料。

但由于砷化镓在生长大的单晶和形成绝缘层方面还存在某些技术问题，因此在目前的【微电子学中占统治地位的半导体材料仍然是硅】。

IC制作的流程框图（文字说明）1从单晶棒切成单晶片2生成氧化膜3旋转涂附光刻胶4投影曝光5显影6刻蚀7掺杂8更新版图重新转移图形9器件金属互连10测试、标记硅片11封装半导体的导电机理金属是通过【自由电子】来导电的。

但半导体导电除了依靠【电子】外还依靠【空穴】，所以半导体的导电类型可分为【电子型(N型)和空穴型(P型)。

】半导体的导电类型可以通过掺杂来进行控制。

【掺杂】是半导体器件制造工艺中一个最基本、最重要的方法。

【老师未画】在一定的温度下，晶体中的原子要作热运动，价电子可以从原子热运动中得到能量，从束缚的状态变为自由状态，成为自由电子。

以硅为例来看看它的导电机理：【当一个价电子脱离硅原子核的束缚成为自由电子的同时，在它原来的地方由于缺少了一个价电子而留下一个空位，我们把这个空位称为空穴。

】因为核外电子所带的负电荷总量等于原子核，现在由于少了一个价电子，这个原子就带正电，也可以理解为留下的空位是带正电荷。

【但是这个空位不会总是空着的，因为邻近的价电子会跑过来填补。

】邻近的原子走了一个价电子后又出现了一个空位。

这样，【空位不断地出现又不断被填补。

】【在外电场的作用下，电子和空穴的定向运动能形成电流。

这种能形成电流的导电电子和导电空穴称为半导体中的载流子。

】这样，半导体中除了电子的导电作用外还有空穴参加导电。

【所以半导体与金属的导电机理是不一样的。

】光刻光刻是一种以【光复印图形】和【材料腐蚀】相结合的表面精密加工技术。

前者是使【掩膜图形】复印到基片表面的【光刻胶】上，然后对基片表面上的光刻胶材料(如PMMA等)进行【显影】，以露出需要被下一步刻蚀的待刻蚀的材料（如Si02、Si3N4、多晶硅、铝等薄膜）并保护住无需刻蚀平面的过程。

光刻胶上图形的复印是通过【曝光】和【显影】完成的。

限制图形【重复性】及【分辨率】的主要因素，是图形加工过程中所涉及到的物理和化学问题。

为了得到高的分辨率和进行重复性生产，就需要了解这些问题。

接触曝光52光刻胶涂在氧化物层上，如图2—9(a)所示，并将它和玻璃版接触，然后曝光，如图2—9(b)所示。

在显影工艺中，未曝光的涂层被溶掉，这样便在涂层中留有一个【窗口】，如图2—9(c)所示。

剩余的光刻胶涂层具有化学稳定性，以便隔离酸性溶液对氧化物层的刻蚀，并在氧化物层中产生一窗口，如图2—9(d)所示。

然后，把剩余的光刻胶涂层从基片上除去，为下一步加工准备了基片,如图2—9(e)所示。

这种在半导体基片上产生图形的方法称为【接触曝光】。

掺杂62 【掺杂是指用人为的方法，将所需的杂质按要求的浓度与分布掺入半导体等材料中，以达到改变材料电学性质和形成半导体器件的目的。

】利用掺杂技术可以制备p-n结、电阻器、欧姆接触和互连线等。

掺入杂质的种类、数量及其分布，对部件性能的影响极大，因此必须进行精确的控制。

【掺杂方法可分为合金法、扩散法和离子注入法。

】在【集成电路制造中，主要采用扩散法和离子注入法】，图2-16及表2—3对采用这两种工艺进行掺杂时的均匀性、重复性、污染情况和环境条件等作了比较【63】看一下。

外延69 【“外延”】是指在【单晶衬底】上生长一层新单晶的技术。

新单晶层的晶向取决于【衬底(基片)】，并由衬底向外延伸而成，故名“外延层”。

外延生长之所以重要，在于外延层中杂质浓度可以方便地通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。

薄膜的掺杂可以是n型或p型。

目前流行的外延生长工艺有三种：【气相(VPE)、液相(LPE)和分子束外延(MBE)。

】第三章什么是光刻？7光刻是一种以【光复印图形】和【材料腐蚀】相结合的【表面精密加工】技术。

前者是使掩膜图形【复印】到基片表面的光刻胶上，并对基片表面上的光刻胶材料(如PMMA 等)进行【显影】，后者是在光刻胶的保护下对待刻蚀的材料（如Si02、Si3N4、多晶硅、铝等薄膜）经过化学或物理腐蚀进行【选择性的刻蚀】的过程。

光刻胶上图形的复印是通过【曝光】和【显影】完成的。

限制图形【重复性及分辨率】的主要因素，是图形加工过程中所涉及到的物理和化学问题。

为了得到高的分辨率和进行重复性生产，就需要了解这些问题。

【光刻=曝光+刻蚀】光刻工艺过程9在集成电路生产中，要经过多次光刻。

虽然各次光刻的目的要求和工艺条件有所不同，但其工艺过程是基本相同的。

光刻工艺一般都要经过:【涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀和去胶7个步骤】。

光刻工艺过程示意图接触曝光【阴影曝光分辨率】的主要限制是【光的衍射】。

光通过透明区域，在掩模不透明区的边缘发生衍射。

下图为入射光在光刻胶表面的光强分布图。

它是在光通过周期性光栅之后形成的，而光栅由不透明或透明的线条或等宽为b的间隔组成。

由图可明显看到，衍射使轮廓边缘完好的图形变得模糊。

当光通过不透明的边缘时，光“拐弯”了(即衍射)【衍射】:当通过光的窄缝的尺寸和光的波长相近时光通过缝后就会明显偏离直线方向，照到相当宽的地方，并且出现明暗相间的条纹。

【老师未画】在衍射限制范围内，接触曝光几乎有100％的精度把掩模图形传递到光刻胶上，并有可能获得最高清晰度的图像。

这是其它光学光刻技术所不及的。

但是，在实际制造工艺中不可能实现理想接触状态，所以实际分辨率要比理论值低。

其重要原因是：【1基片和掩模都不是理想平面；2在基片和掩模之间可能存在异物；3光刻胶层隆起，使对准困难。

】【为了获得良好的接触状态，可在基片和掩模间增大接触压力，但这样做容易损伤胶膜，产生不应有的缺陷。

而这些缺陷在曝光时会重现，最终导致成品率的降低。

此外，压力的增大还会使基片和掩模发生形变，导致套刻精度的下降。

】在影像套准时，掩模需要对基片作相对移动，这也会产生微粒或碎屑，从而使缺陷问题更加复杂化。

接近曝光接近曝光概念：在掩模和基片之间留有10～20μm的间隙，可以减少接触曝光中有关缺陷的问题，但是增加了间隙。

由于衍射引起的半阴影区域的扩大，会降低分辨率。

例如，当隙缝宽为10μm时，λ＝400nm，则最大分辨率近似等于3μm。

在接近曝光中，掩模与基片之间的间隔应恒定不变，但这样只有极平的基片和掩模才能达到。

目前，基片和掩模的制备和抛光技术已有显著改进，基片和掩模的平均平整度已达微米甚至纳米的数量级。

这不仅改善了涂层的精度，也使接触和接近曝光的实际分辨率提高。

为使掩模和基片互不接触，但在实际使用中，10μm的间隙已是最小的间隙了。

【阴影曝光的分辨率与波长的平方根成正比。

因此，缩短曝光光线的波长有可能改善分辨率。

】尽管阴影曝光存在光的衍射和缺陷问题，但由于曝光设备价格低廉，操作方便与简单，所以这种工艺仍被广泛地采用。

投影曝光采用光学投影曝光的目的是【为了得到接触式光刻的高分辨率，而又不会损坏掩模和光刻胶】。

用透镜把掩模图形聚焦到基片的【感光胶层】上，感光胶层与掩模相距数厘米。

但由于透镜的不完善及衍射作用，故投影曝光与接触曝光相比，分辨率还是要低。

但是，由于减少了缺陷，改善了套准精度，提高了产量和改进了性能，因而使投影曝光技术在SLSI的生产中的重要性大为增加。

光学曝光的物理限制光学投影系统的分辨率受衍射的限制。

就是说，光学元件足够完善时，其成像特性仅由衍射效应决定。

根据几何光学原理，如果一个不透明的物体放在点光源和屏之间，物体的边缘将在屏上形成轮廓分明的阴影，几何阴影内的点上无光到达，而阴影外侧被均匀地照亮。

实际上，由边缘形成的阴影会扩散，组成明暗相间延伸到几何阴影的光带。

这种光线在边缘处的明显弯曲称为衍射，其强度分布称为衍射图。

在考虑曝光设备、光刻胶层系统、图像套准、准直和线宽控制诸因素之后，【光学光刻法的有效分辨率的极限可达0.4～0.8μm】。