半导体工艺(精)

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八大半导体工艺顺序剖析

八大半导体工艺顺序剖析

八大半导体工艺顺序剖析八大半导体工艺顺序剖析在现代科技领域中,半导体材料和器件扮演着重要的角色。

作为电子设备的基础和核心组件,半导体工艺是半导体制造过程中不可或缺的环节。

有关八大半导体工艺顺序的剖析将会有助于我们深入了解半导体制造的工作流程。

本文将从简单到复杂,逐步介绍这八大工艺的相关内容。

1. 排版工艺(Photolithography)排版工艺是半导体制造过程中的首要步骤。

它使用光刻技术,将设计好的电路图案转移到硅晶圆上。

排版工艺需要使用光刻胶、掩膜和曝光设备等工具,通过逐层叠加和显影的过程,将电路图案转移到硅晶圆上。

2. 清洗工艺(Cleaning)清洗工艺在排版工艺之后进行,用于去除光刻胶和其他污染物。

清洗工艺可以采用化学溶液或高纯度的溶剂,保证硅晶圆表面的干净和纯净。

3. 高分辨率电子束刻蚀(High-Resolution Electron BeamLithography)高分辨率电子束刻蚀是一种先进的制造技术。

它使用电子束在硅晶圆表面进行刻蚀,以高精度和高分辨率地制作微小的电路图案。

4. 电子束曝光系统(Electron Beam Exposure Systems)电子束曝光系统是用于制造高分辨率电子束刻蚀的设备。

它具有高能量电子束发射器和复杂的控制系统,能够精确控制电子束的位置和强度,实现微米级别的精细曝光。

5. 高能量离子注入(High-Energy Ion Implantation)高能量离子注入是半导体器件制造中的一项重要工艺。

通过将高能量离子注入到硅晶圆表面,可以改变硅晶圆的电学性质,实现电路中的控制和测量。

6. 薄膜制备与沉积(Film Deposition)薄膜制备与沉积是制造半导体器件的关键工艺之一。

这个工艺将薄膜材料沉积在硅晶圆表面,包括化学气相沉积、物理气相沉积和溅射等方法。

这些薄膜能够提供电介质、导电材料或阻挡层等功能。

7. 设备和工艺完善(Equipment and Process Optimization)设备和工艺完善的步骤是优化半导体制造工艺的关键。

半导体制造工艺流程_图文

半导体制造工艺流程_图文
MOS电容
SiO2 P+
AL
N+ N-epi
P-SUB
Al P+
主要制程介绍
矽晶圓材料(Wafer)
圓晶是制作矽半導體IC所用之矽晶片,狀似圓 形,故稱晶圓。材料是「矽」, IC( Integrated Circuit)厂用的矽晶片即為 矽晶體,因為整片的矽晶片是單一完整的晶體 ,故又稱為單晶體。但在整體固態晶體內,眾 多小晶體的方向不相,則為复晶體(或多晶體 )。生成單晶體或多晶體与晶體生長時的溫度 ,速率与雜質都有關系。
外延层电阻
SiO2
R
N+
R
P+
P
P+
N-epi
P-SUB
集成电路中电阻5
MOS中多晶硅电阻
多晶硅
SiO2氧化层Si源自其它:MOS管电阻集成电路中电容1
SiO2 P+
A-
N+E P+-I
N+-BL P-SUB
B+
A-
B+
N P+ Cjs
发射区扩散层—隔离层—隐埋层扩散层PN电容
集成电路中电容2
N+
後段backend构装packaging测试制程initialtestandfinaltest一晶圆处理制程晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件如电晶体电容体逻辑闸等为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程以微处理器microprocessor为例其所需处理步骤可达数百道而其所需加工机台先进且昂贵动辄数千万一台其所需制造环境为为一温度湿度与含尘particle均需控制的无尘室cleanroom虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关

半导体工艺要点(精)

半导体工艺要点(精)

半导体工艺要点1、什么是集成电路通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体单晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能2、集成电路设计与制造的主要流程框架设计-掩模板-芯片制造-芯片功能检测-封装-测试3、集成电路发展的特点特征尺寸越来越小硅圆片尺寸越来越大芯片集成度越来越大时钟速度越来越高电源电压/单位功耗越来越低布线层数/I/0引脚越来越多4、摩尔定律集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸(多晶硅栅长)倍,这就是摩尔定5、集成电路分类6、半导体公司中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)上海华虹(集团)有限公司上海先进半导体制造有限公司台积电(上海)有限公司上海宏力半导体制造有限公司TI 美国德州仪器7、直拉法生长单晶硅直拉法法是在盛有熔硅或锗的坩埚内,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制温度场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,晶体便在籽晶下按籽晶的方向长大。

1.籽晶熔接: 加大加热功率,使多晶硅完全熔化,并挥发一定时间后,将籽晶下降与液面接近,使籽晶预热几分钟,俗称“烤晶”,以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击2.引晶和缩颈:当温度稳定时,可将籽晶与熔体接触。

此时要控制好温度,当籽晶与熔体液面接触,浸润良好时,可开始缓慢提拉,随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶,这一步骤叫“引晶”,又称“下种”。

“缩颈”是指在引晶后略为降低温度,提高拉速,拉一段直径比籽晶细的部分。

其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。

颈一般要长于20mm3.放肩:缩颈工艺完成后,略降低温度,让晶体逐渐长大到所需的直径为止。

这称为“放肩”。

在放肩时可判别晶体是否是单晶,否则要将其熔掉重新引晶。

单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别,<111>方向应有对称三条棱,<100>方向有对称的四条棱。

半导体制造工艺流程简介

半导体制造工艺流程简介

半导体制造工艺流程简介导言:一、晶圆加工晶圆加工是制造集成电路的第一步。

它包括以下过程:1.晶圆生长:通过化学气相沉积或金属有机化学气相沉积等方法,在硅片基底上生长单晶硅。

这个过程需要非常高的温度和压力。

2.剥离:将生长的单晶硅从基底上剥离下来,并校正其表面的缺陷。

3.磨削和抛光:使用机械研磨和化学力学抛光等方法,使晶圆的表面非常光滑。

二、晶圆清洗晶圆清洗是为了去除晶圆表面的杂质和污染物,以保证后续工艺的顺利进行。

清洗过程包括以下步骤:1.热酸洗:利用强酸(如硝酸和氢氟酸)将晶圆浸泡,以去除表面的金属杂质。

2.高温氧化:在高温下将晶圆暴露在氧气中,通过热氧化去除有机杂质和表面缺陷。

3.金属清洗:使用氢氟酸和硝酸等强酸,去除金属杂质和有机污染物。

4.DI水清洗:用去离子水清洗晶圆,以去除化学清洗剂的残留。

三、晶圆制备晶圆制备是将晶圆上的材料和元件结构形成的过程。

它包括以下过程:1.掩膜制作:将光敏材料涂覆在晶圆表面,通过光刻技术进行曝光和显影,形成图案化的光刻胶掩膜。

2.沉积:通过物理气相沉积或化学气相沉积等方法,在晶圆上沉积材料层,如金属、氧化物、硅等。

3.腐蚀:采用湿法或干法腐蚀等技术,去除晶圆上不需要的材料,形成所需的结构。

4.清洗:再次进行一系列清洗步骤,以去除腐蚀产物和掩膜残留物,保证材料层的质量。

四、材料获取材料获取是指在晶圆上制造晶体管、电阻器、电容器等器件结构的过程。

它包括以下步骤:1.掺杂:通过离子注入或扩散等方法,在晶圆上引入有选择性的杂质,以改变材料的导电性或断电性能。

2.退火:通过高温热处理,消除杂质引入过程中的晶格缺陷,并使掺杂的材料达到稳定状态。

3.金属-绝缘体-金属(MIM)沉积:在晶圆上沉积金属、绝缘体和金属三层结构,用于制造电容器。

4.金属-绝缘体(MIS)沉积:在晶圆上沉积金属和绝缘体两层结构,用于制造晶体管的栅极。

五、封装和测试封装是将晶圆上制造的芯片放在封装底座上,并封装成可插入其他设备的集成电路。

半导体工艺要点(精)

半导体工艺要点(精)

半导体工艺要点1、什么是集成电路通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体单晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能2、集成电路设计与制造的主要流程框架设计-掩模板-芯片制造-芯片功能检测-封装-测试3、集成电路发展的特点特征尺寸越来越小硅圆片尺寸越来越大芯片集成度越来越大时钟速度越来越高电源电压/单位功耗越来越低布线层数/I/0引脚越来越多4、摩尔定律集成电路芯片的集成度每三年提高4倍,而加工特征尺寸(多晶硅栅长)倍,这就是摩尔定5、集成电路分类6、半导体公司中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)上海华虹(集团)有限公司上海先进半导体制造有限公司台积电(上海)有限公司上海宏力半导体制造有限公司TI 美国德州仪器7、直拉法生长单晶硅直拉法法是在盛有熔硅或锗的坩埚内,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制温度场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,晶体便在籽晶下按籽晶的方向长大。

1.籽晶熔接: 加大加热功率,使多晶硅完全熔化,并挥发一定时间后,将籽晶下降与液面接近,使籽晶预热几分钟,俗称“烤晶”,以除去表面挥发性杂质同时可减少热冲击2.引晶和缩颈:当温度稳定时,可将籽晶与熔体接触。

此时要控制好温度,当籽晶与熔体液面接触,浸润良好时,可开始缓慢提拉,随着籽晶上升硅在籽晶头部结晶,这一步骤叫“引晶”,又称“下种”。

“缩颈”是指在引晶后略为降低温度,提高拉速,拉一段直径比籽晶细的部分。

其目的是排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸。

颈一般要长于20mm3.放肩:缩颈工艺完成后,略降低温度,让晶体逐渐长大到所需的直径为止。

这称为“放肩”。

在放肩时可判别晶体是否是单晶,否则要将其熔掉重新引晶。

单晶体外形上的特征—棱的出现可帮助我们判别,<111>方向应有对称三条棱,<100>方向有对称的四条棱。

半导体八大工艺顺序

半导体八大工艺顺序

半导体八大工艺顺序半导体八大工艺顺序是指半导体器件制造过程中的八个主要工艺步骤。

这些工艺步骤的顺序严格按照一定的流程进行,确保半导体器件的质量和性能。

下面将逐一介绍这八大工艺顺序。

第一步是晶圆清洁工艺。

在半导体器件制造过程中,晶圆是最基本的材料。

晶圆清洁工艺旨在去除晶圆表面的杂质和污染物,确保后续工艺步骤的顺利进行。

第二步是光刻工艺。

光刻工艺是将图形模式转移到晶圆表面的关键步骤。

通过光刻工艺,可以在晶圆表面形成所需的图形结构,为后续工艺步骤提供准确的参考。

第三步是沉积工艺。

沉积工艺是将材料沉积到晶圆表面的过程,包括化学气相沉积、物理气相沉积和溅射等技术。

通过沉积工艺,可以在晶圆表面形成所需的材料结构。

第四步是刻蚀工艺。

刻蚀工艺是将多余的材料从晶圆表面去除的过程,以形成所需的图形结构。

刻蚀工艺通常使用化学刻蚀或物理刻蚀的方式进行。

第五步是离子注入工艺。

离子注入工艺是向晶圆表面注入掺杂物质的过程,以改变晶体的电学性质。

通过离子注入工艺,可以实现半导体器件的掺杂和调控。

第六步是热处理工艺。

热处理工艺是将晶圆置于高温环境中进行退火、烘烤或氧化等处理的过程。

通过热处理工艺,可以改善晶体的结晶质量和电学性能。

第七步是清洗工艺。

清洗工艺是在制造过程中对晶圆进行清洗和去除残留污染物的过程,以确保半导体器件的质量和可靠性。

第八步是封装测试工艺。

封装测试工艺是将完成的半导体器件封装成最终产品,并进行性能测试和质量检验的过程。

通过封装测试工艺,可以确保半导体器件符合规格要求,并具有稳定可靠的性能。

总的来说,半导体八大工艺顺序是半导体器件制造过程中的关键步骤,每个工艺步骤都至关重要,任何一环节的不慎都可能影响整个制造过程的质量和性能。

通过严格按照八大工艺顺序进行制造,可以确保半导体器件具有优良的性能和可靠性,从而满足现代电子产品对半导体器件的高要求。

半导体八大工艺名称

半导体八大工艺名称

半导体八大工艺名称1. 硅晶圆制备工艺硅晶圆制备是半导体制造过程的第一步,也是最为关键的一步。

它是指将高纯度的硅材料通过一系列的工艺步骤转化为薄而平整的硅晶圆。

硅晶圆制备工艺主要包括以下几个步骤:(1) 单晶生长单晶生长是将高纯度的硅材料通过熔融和凝固的过程,使其在特定的条件下形成单晶结构。

常用的单晶生长方法包括Czochralski法和区熔法。

(2) 切割切割是将生长好的硅单晶材料切割成薄片的过程。

常用的切割方法是采用金刚石刀片进行切割。

(3) 研磨和抛光研磨和抛光是将切割好的硅片进行表面处理,使其变得平整光滑的过程。

研磨通常使用研磨机进行,而抛光则使用化学机械抛光(CMP)工艺。

(4) 清洗清洗是将研磨和抛光后的硅片进行清洁处理,去除表面的污染物和杂质。

清洗过程通常采用酸洗和溶剂清洗的方法。

2. 光刻工艺光刻工艺是半导体制造中的一项关键工艺,用于将设计好的电路图案转移到硅晶圆上。

光刻工艺主要包括以下几个步骤:(1) 涂覆光刻胶涂覆光刻胶是将光刻胶涂覆在硅晶圆表面的过程。

光刻胶是一种敏感于紫外光的物质,可以通过紫外光的照射来改变其化学性质。

(2) 曝光曝光是将硅晶圆上的光刻胶通过光刻机上的光源进行照射,使其在特定区域发生化学反应。

曝光过程需要使用掩模板来控制光刻胶的曝光区域。

(3) 显影显影是将曝光后的光刻胶进行处理,使其在曝光区域发生溶解或固化的过程。

显影过程通常使用显影液进行。

(4) 清洗清洗是将显影后的硅晶圆进行清洁处理,去除残留的光刻胶和显影液。

3. 离子注入工艺离子注入工艺是将特定的离子注入到硅晶圆中,以改变其电学性质的过程。

离子注入工艺主要包括以下几个步骤:(1) 选择离子种类和能量选择合适的离子种类和能量是离子注入工艺的第一步。

不同的离子种类和能量可以改变硅晶圆的导电性质。

(2) 离子注入离子注入是将选择好的离子通过离子注入机进行注入的过程。

离子注入机通过加速器将离子加速到一定的能量,并将其注入到硅晶圆中。

半导体制造流程及生产工艺流程

半导体制造流程及生产工艺流程

半导体制造流程及生产工艺流程1.原料准备:半导体制造的原料主要是硅(Si),通过提取和纯化的方式获得高纯度的硅单晶。

2. 晶圆制备:将高纯度的硅原料通过Czochralski或者Float Zone方法,使其形成大型硅单晶圆(晶圆直径一般为200mm或300mm)。

3.表面处理:进行化学机械抛光(CMP)和去杂质处理,以去除晶圆表面的污染物和粗糙度。

4.晶圆清洗:使用化学溶液进行清洗,以去除晶圆表面的有机和无机污染物。

5.硅片扩散:通过高温反应,将所需的杂质(如磷或硼)掺杂到硅片中,以改变其电子性质。

6.光刻:在硅片上涂覆光刻胶,并使用掩模板上的图案进行曝光。

然后将光刻胶显影,形成图案。

7.蚀刻:使用化学溶液进行蚀刻,以去除未被光刻胶所保护的区域,暴露出下面的硅片。

8.金属蒸镀:在硅片表面沉积金属层,用于连接电路的不同部分。

9.氧化和陶瓷:在硅片表面形成氧化层,用于隔离不同的电路元件。

10.电极制备:在硅片上形成金属电极,用于与其他电路元件连接。

11.测试和封装:将晶圆切割成单个芯片,然后对其进行测试和封装,以确保其性能符合要求。

以上是半导体制造的主要步骤,不同的半导体产品可能还涉及到其他特定的工艺流程。

此外,半导体制造过程还需要严格的质量控制和环境控制,以确保产品的可靠性和性能。

不同的半导体生产流程会有所不同,但大致上都包含以下几个关键的工艺流程:1. 前端制程(Front-end Process):包括晶圆清洗、来料检测、扩散、光刻、蚀刻、沉积等步骤。

这些步骤主要用于在硅片上形成电子元件的结构。

2. 中端制程(Middle-end Process):包括溅射、化学机械抛光、化学物理蚀刻、金属蒸镀等步骤。

这些步骤主要用于在晶圆上形成连接电子元件的金属线路。

3. 后端制程(Back-end Process):包括划片、电极制备、测试、封装等步骤。

这些步骤主要用于将芯片进行切割、封装,以及测试芯片的性能。

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半导体的生产工艺流程--------------------------------------------------------------------------------一、洁净室一般的机械加工是不需要洁净室(clean room)的,因为加工分辨率在数十微米以上,远比日常环境的微尘颗粒为大。

但进入半导体组件或微细加工的世界,空间单位都是以微米计算,因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上,便有可能影响到其上精密导线布局的样式,造成电性短路或断路的严重后果。

为此,所有半导体制程设备,都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中,这就是洁净室的来由。

洁净室的洁净等级,有一公认的标准,以class 10为例,意谓在单位立方英呎的洁净室空间内,平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。

所以class后头数字越小,洁净度越佳,当然其造价也越昂贵。

为营造洁净室的环境,有专业的建造厂家,及其相关的技术与使用管理办法如下:1、内部要保持大于一大气压的环境,以确保粉尘只出不进。

所以需要大型鼓风机,将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。

2、为保持温度与湿度的恒定,大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。

换言之,鼓风机加压多久,冷气空调也开多久。

3、所有气流方向均由上往下为主,尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配,使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。

4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。

5、所有人事物进出,都必须经过空气吹浴(air shower) 的程序,将表面粉尘先行去除。

6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源,为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣,除了眼睛部位外,均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内,工作人员几乎穿戴得像航天员一样。

) 当然,化妆是在禁绝之内,铅笔等也禁止使用。

7、除了空气外,水的使用也只能限用去离子水(DI water, de-ionized water)。

一则防止水中粉粒污染晶圆,二则防止水中重金属离子,如钾、钠离子污染金氧半(MOS) 晶体管结构之带电载子信道(carrier channel),影响半导体组件的工作特性。

去离子水以电阻率(resistivity) 来定义好坏,一般要求至17.5MΩ-cm以上才算合格;为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV紫外线杀菌等重重关卡,才能放行使用。

由于去离子水是最佳的溶剂与清洁剂,其在半导体工业之使用量极为惊人!8、洁净室所有用得到的气源,包括吹干晶圆及机台空压所需要的,都得使用氮气(98%),吹干晶圆的氮气甚至要求99.8%以上的高纯氮!以上八点说明是最基本的要求,另还有污水处理、废气排放的环保问题,再再需要大笔大笔的建造与维护费用!二、晶圆制作硅晶圆(silicon wafer) 是一切集成电路芯片的制作母材。

既然说到晶体,显然是经过纯炼与结晶的程序。

目前晶体化的制程,大多是采「柴可拉斯基」(Czycrasky) 拉晶法(CZ 法)。

拉晶时,将特定晶向(orientation) 的晶种(seed),浸入过饱和的纯硅熔汤(Melt) 中,并同时旋转拉出,硅原子便依照晶种晶向,乖乖地一层层成长上去,而得出所谓的晶棒(ingot)。

晶棒的阻值如果太低,代表其中导电杂质(impurity dopant) 太多,还需经过FZ悬浮区熔法法(floating-zone) 的再结晶(re-crystallization),将杂质逐出,提高纯度与阻值。

辅拉出的晶棒,外缘像椰子树干般,外径不甚一致,需予以机械加工修边,然后以X 光绕射法,定出主切面(primary flat) 的所在,磨出该平面;再以内刃环锯,削下一片片的硅晶圆。

最后经过粗磨(lapping)、化学蚀平(chemical etching) 与拋光(polishing) 等程序,得出具表面粗糙度在0.3微米以下拋光面之晶圆。

(至于晶圆厚度,与其外径有关。

) 刚才题及的晶向,与硅晶体的原子结构有关。

硅晶体结构是所谓「钻石结构」(diamond-structure),系由两组面心结构(FCC),相距(1/4,1/4,1/4) 晶格常数(lattice constant;即立方晶格边长) 叠合而成。

我们依米勒指针法(Miller index),可定义出诸如:{100}、{111}、{110} 等晶面。

所以晶圆也因之有{100}、{111}、{110}等之分野。

有关常用硅晶圆之切边方向等信息,请参考图2-2。

现今半导体业所使用之硅晶圆,大多以{100} 硅晶圆为主。

其可依导电杂质之种类,再分为p型(周期表III族) 与n型(周期表V族)。

由于硅晶外貌完全相同,晶圆制造厂因此在制作过程中,加工了供辨识的记号:亦即以是否有次要切面(secondary flat) 来分辨。

该次切面与主切面垂直,p型晶圆有之,而n型则阙如。

{100}硅晶圆循平行或垂直主切面方向而断裂整齐的特性,所以很容易切成矩形碎块,这是早期晶圆切割时,可用刮晶机(scriber) 的原因(它并无真正切断芯片,而只在表面刮出裂痕,再加以外力而整齐断开之。

)事实上,硅晶的自然断裂面是{111},所以虽然得到矩形的碎芯片,但断裂面却不与{100}晶面垂直!以下是订购硅晶圆时,所需说明的规格:项目说明晶面{100}、{111}、{110} ±1o外径(吋) 3 4 5 6厚度(微米) 300~450 450~600 550~650 600~750(±25)杂质p型、n型阻值(Ω-cm) 0.01 (低阻值) ~ 100 (高阻值)制作方式CZ、FZ (高阻值)拋光面单面、双面平坦度(埃) 300 ~ 3,000三、半导体制程设备半导体制程概分为三类:(1)薄膜成长,(2)微影罩幕,(3)蚀刻成型。

设备也跟着分为四类:(a)高温炉管,(b)微影机台,(c)化学清洗蚀刻台,(d)电浆真空腔室。

其中(a)~(c)机台依序对应(1)~(3)制程,而新近发展的第(d)项机台,则分别应用于制程(1)与(3)。

由于坊间不乏介绍半导体制程及设备的中文书籍,故本文不刻意锦上添花,谨就笔者认为较有趣的观点,描绘一二!(一)氧化(炉)(Oxidation)对硅半导体而言,只要在高于或等于1050℃的炉管中,如图2-3所示,通入氧气或水汽,自然可以将硅晶的表面予以氧化,生长所谓干氧层(dryz/gate oxide)或湿氧层(wet /field oxide),当作电子组件电性绝缘或制程掩膜之用。

氧化是半导体制程中,最干净、单纯的一种;这也是硅晶材料能够取得优势的特性之一(他种半导体,如砷化镓GaAs,便无法用此法成长绝缘层,因为在550℃左右,砷化镓已解离释放出砷!)硅氧化层耐得住850℃~ 1050℃的后续制程环境,系因为该氧化层是在前述更高的温度成长;不过每生长出1 微米厚的氧化层,硅晶表面也要消耗掉0.44微米的厚度。

以下是氧化制程的一些要点:(1)氧化层的成长速率不是一直维持恒定的趋势,制程时间与成长厚度之重复性是较为重要之考量。

(2)后长的氧化层会穿透先前长的氧化层而堆积于上;换言之,氧化所需之氧或水汽,势必也要穿透先前成长的氧化层到硅质层。

故要生长更厚的氧化层,遇到的阻碍也越大。

一般而言,很少成长2微米厚以上之氧化层。

(3)干氧层主要用于制作金氧半(MOS)晶体管的载子信道(channel);而湿氧层则用于其它较不严格讲究的电性阻绝或制程罩幕(masking)。

前者厚度远小于后者,1000~ 1500埃已然足够。

(4)对不同晶面走向的晶圆而言,氧化速率有异:通常在相同成长温度、条件、及时间下,{111}厚度≧{110}厚度>{100}厚度。

(5)导电性佳的硅晶氧化速率较快。

(6)适度加入氯化氢(HCl)氧化层质地较佳;但因容易腐蚀管路,已渐少用。

(7)氧化层厚度的量测,可分破坏性与非破坏性两类。

前者是在光阻定义阻绝下,泡入缓冲过的氢氟酸(BOE,Buffered Oxide Etch,系HF与NH4F以1:6的比例混合而成的腐蚀剂)将显露出来的氧化层去除,露出不沾水的硅晶表面,然后去掉光阻,利用表面深浅量测仪(surface profiler or alpha step),得到有无氧化层之高度差,即其厚度。

(8)非破坏性的测厚法,以椭偏仪(ellipsometer) 或是毫微仪(nano-spec)最为普遍及准确,前者能同时输出折射率(refractive index;用以评估薄膜品质之好坏)及起始厚度b与跳阶厚度a (总厚度t = ma + b),实际厚度(需确定m之整数值),仍需与制程经验配合以判读之。

后者则还必须事先知道折射率来反推厚度值。

(9)不同厚度的氧化层会显现不同的颜色,且有2000埃左右厚度即循环一次的特性。

有经验者也可单凭颜色而判断出大约的氧化层厚度。

不过若超过1.5微米以上的厚度时,氧化层颜色便渐不明显。

(二)扩散(炉) (diffusion)1、扩散搀杂半导体材料可搀杂n型或p型导电杂质来调变阻值,却不影响其机械物理性质的特点,是进一步创造出p-n接合面(p-n junction)、二极管(diode)、晶体管(transistor)、以至于大千婆娑之集成电路(IC)世界之基础。

而扩散是达成导电杂质搀染的初期重要制程。

众所周知,扩散即大自然之输送现象(transport phenomena);质量传输(mass transfer)、热传递(heat transfer)、与动量传输(momentum transfer;即摩擦拖曳) 皆是其实然的三种已知现象。

本杂质扩散即属于质量传输之一种,唯需要在850oC以上的高温环境下,效应才够明显。

由于是扩散现象,杂质浓度C (concentration;每单位体积具有多少数目的导电杂质或载子)服从扩散方程式如下:这是一条拋物线型偏微分方程式,同时与扩散时间t及扩散深度x有关。

换言之,在某扩散瞬间(t固定),杂质浓度会由最高浓度的表面位置,往深度方向作递减变化,而形成一随深度x变化的浓度曲线;另一方面,这条浓度曲线,却又随着扩散时间之增加而改变样式,往时间无穷大时,平坦一致的扩散浓度分布前进!既然是扩散微分方程式,不同的边界条件(boundary conditions)施予,会产生不同之浓度分布外形。

固定表面浓度(constant surface concentration) 与固定表面搀杂量(constant surface dosage),是两种常被讨论的具有解析精确解的扩散边界条件(参见图2-4):2、前扩散(pre-deposition)第一种定浓度边界条件的浓度解析解是所谓的互补误差函数(complementary errorfunction),其对应之扩散步骤称为「前扩散」,即我们一般了解之扩散制程;当高温炉管升至工作温度后,把待扩散晶圆推入炉中,然后开始释放扩散源(p型扩散源通常是固体呈晶圆状之氮化硼【boron-nitride】芯片,n型则为液态POCl3之加热蒸气) 进行扩散。

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