半导体制程
半导体制程简介
• 然后再进行烘烤，使没有被洗掉的光阻变得比较坚硬 而不至于在下一步蚀刻的时候被破坏掉。
2.4 酸蚀刻
• Acid Etch
– 将没有被光阻覆盖的薄膜腐蚀掉，是酸蚀刻的 主要任务。
– 蚀刻完毕之后，再将光阻洗去。
• 酸蚀刻要使用到多种酸剂，例如：腐蚀 SiO2需要用氢氟酸(剧毒无比的东东)；去除 光阻需要用到硫酸。
半导体制程简介
——芯片是如何制作出来的
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
• 芯片制作 – Chip Creation
• 后封装 – Chip Packaging
第1部分 晶园制作
1.1 多晶生成
• Poly Silicon Creation 1
– 目前半导体制程所使用的主要原料就是晶园 (Wafer)，它的主要成分为硅(Si)。
– 引线接在芯片设计时留出的接线管脚上。任何 引线之间的连接(Bridge)都将是致命的。
• 引线制作
3.4 封装
• Packaging
– 晶园切割、引线之后就 是封装。
– 封装之后，我们就见到 了真正产品——芯片。
The End Biblioteka hanks!– 富含硅的物质非常普遍，就是沙子(Sand)，它 的主要成分为二氧化硅(SiO2)。
– 沙子经过初步的提炼，获得具有一定纯度的硅， 再经过一些步骤提高硅的纯度，半导体制程所 使用的硅需要非常高的纯度。
– 接着就是生成多晶硅(Poly Silicon)。
• Poly Silicon Creation 2
• Poly Silicon Creation 3
半导体 制程
半导体制程
半导体制程是指将芯片从设计到生产的完整流程，包括晶圆加工、芯片制造、封装测试等诸多环节。
目前，半导体制程已经成为现代科
技产业中不可或缺的重要组成部分。
半导体制程一般分为前端工艺和后端工艺。
前端工艺指晶圆加工
和芯片制造的整个过程，是半导体制程中投入物料最多、工艺最复杂
的一个环节。
后端工艺一般指芯片封装和测试等环节，目的是将芯片
封装好之后，测试其性能是否符合要求。
半导体制程是非常复杂的，需要高度的技术水平和严格的质量控制。
在制程中，任何一个环节的失误都可能会导致整个产品的质量下降，甚至完全报废。
因此，半导体制程需要高度自动化的生产线进行
生产，以保证质量的一致性和产品的稳定性。
总的来说，半导体制程是一个高难度的制造过程，需要科技人员
通过不断的技术创新和工艺改进，始终保持着制程的高精度和高质量。
随着科技不断发展，半导体制程也在不断地演化和升级，为未来科技
领域的发展提供了坚实的基础。
半导体制程工艺流程及设备
半导体制程工艺流程及设备嘿，你有没有想过，那些小小的芯片是怎么被制造出来的呢？今天呀，我就来给你讲讲半导体制程工艺流程以及用到的设备，这可真是个超级有趣又超级复杂的事儿呢！咱先从最开始的晶圆制造说起。
晶圆就像是盖房子的地基一样，是整个半导体的基础。
晶圆是由硅这种材料制成的，你可别小看硅，它就像半导体世界里的超级明星。
这硅啊，要经过一系列的处理。
首先是提纯，这过程就像是把一堆沙子里的金子给挑出来一样困难。
要把硅提纯到非常非常高的纯度，几乎没有杂质才行。
我有个朋友在硅提纯的工厂工作，他就经常跟我抱怨说：“哎呀，这提纯工作可真不是人干的呀，一点点的差错就可能毁了一整批硅呢！”提纯之后呢，就要把硅做成圆柱体的硅锭，然后再把这个硅锭切割成一片片薄薄的晶圆。
这个切割过程可得非常小心，就像切一块超级薄的豆腐一样，一不小心就碎了。
这时候就用到了专门的切割设备，那些设备就像是精密的手术刀，把硅锭精准地切成一片片的晶圆。
有了晶圆之后，就要开始在上面进行各种加工了。
这就像是在一张白纸上画画一样，只不过这个画画的过程超级复杂。
其中一个重要的步骤是光刻。
光刻呀，你可以想象成是用光照在晶圆上画画。
这时候就需要光刻设备了，光刻设备就像是一个超级厉害的投影仪。
它把设计好的电路图案通过光线投射到晶圆上，而且这个图案超级精细，就像头发丝的千分之一那么细呢！我记得我第一次看到光刻图案的时候，我都惊呆了，我就想：“我的天呐，这怎么可能做到这么精细呢？”我当时就问一个做光刻的工程师，他就很自豪地说：“这就是科技的力量呀，我们通过各种技术手段才能把图案刻得这么精细呢。
”光刻完了之后，就是蚀刻。
蚀刻就像是把光刻出来的图案进行雕刻一样，把不需要的部分去掉，只留下我们想要的电路图案。
这就好比是雕刻一个石像，把多余的石头去掉，留下精美的雕像。
蚀刻用到的设备会喷出一些化学物质，这些化学物质就像小雕刻家一样，把晶圆上的材料按照光刻的图案进行去除。
不过这个过程可危险了，那些化学物质可都是腐蚀性很强的东西，就像一群小恶魔，要是不小心泄露了，可就会造成大麻烦。
半导体制程介绍
半导体制造工艺分类
• 三 Bi-CMOS工艺： A 以CMOS工艺为基础 P阱 N阱 B 以双极型工艺为基础
双极型集成电路和MOS集成电 路优缺点
双极型集成电路 中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗比 较大 CMOS集成电路
低的静态功耗、宽的电源电压范围、宽的输出电压幅 度（无阈值损失），具有高速度、高密度潜力；可与 TTL电路兼容。电流驱动能力低
SiO2 N-epi P+ N-epi
N+-BL N+-BL
P+
P+
P-SUB
涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗 —去膜--清洗—P+扩散(B)
第三次光刻—P型基区扩散孔
决定NPN管的基区扩散位置范围 SiO2 P P+
N+-BL
P P+ N-epi
N+-BL
P+
P-SUB 去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—基区扩散(B)
第五次光刻—引线接触孔
•
SiO2 P N+
N+-BL
P+
P
N+-BL
N-epi P+ N-epi
P+
P-SUB
去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗
第六次光刻—金属化内连线：反刻铝
•
AL
P P+ N+-BL
N-epiP+N-epi
P N+ P+ N+-BL
第一次光刻—N+埋层扩散孔
半导体封装制程及其设备介绍-PPT
Substrate
Solder paste pringting
Stencil
Chip shooting
Nozzle Capacitor
Reflow Oven
Hot wind
DI water cleaning
Automatic optical
inpection
DI water
Camera
PAD PAD
Wafer tape
Back Grind
Wafer Detape
Wafer Saw
Inline Grinding & Polish -- Accretech PG300RM
Coarse Grind 90%
Fine Grind 10%
Centrifugal Clean
Alignment & Centering
Die distance Uniformity
4。PICKING UP
3。EXPANDING
No contamination
TAPE ELONGATION
WEAK ADHESION
3.Grinding 辅助设备
A Wafer Thickness Measurement 厚度测量仪 一般有接触式和非接触式光学测量仪两种；
Solder paste
Die Prepare(芯片预处理) To Grind the wafer to target thickness then separate to single chip
---包括来片目检(Wafer Incoming), 贴膜(Wafer Tape),磨片(Back Grind),剥膜(Detape),贴片(Wafer Mount),切割(Wafer Saw)等系列工序,使芯片达到工艺所要求的形状,厚度和尺寸,并经过芯片目 检(DVI)检测出所有由于芯片生产,分类或处理不当造成的废品.
半导体制程简介
半导体制程简介半导体制程是一种用于制造半导体器件的工艺过程，是现代电子工业不可或缺的关键部分。
半导体制程可以将硅等材料转化为半导体晶片，进而制造出各种集成电路、微处理器、存储芯片和其他电子器件。
在半导体制程中，首先需要选择合适的半导体材料，最常用的是硅。
硅具有优异的半导体特性和良好的物理特性，成为了制造半导体器件的首选材料。
其他半导体材料如化合物半导体和有机半导体也应用于特定的器件。
接下来是晶片的制备过程，主要包括晶体生长、切割和抛光。
晶体生长是通过高温熔炼和快速冷却，使单晶硅生长为大块晶体。
然后，晶体经过切割成薄片，再通过抛光和平整的过程使其表面光洁平整。
接着是半导体器件的制备过程。
这包括了沉积层、光刻、蚀刻、离子注入和金属化等步骤。
沉积层是通过物理气相沉积（PECVD）或热熔腐蚀（CVD）将薄膜材料沉积在晶片上。
光刻是将光敏胶覆盖在晶片上，然后用紫外线照射到其中的图案模板上，最后通过蚀刻去除未被曝光的区域。
离子注入是将离子通过加速器注入晶片中，改变材料的导电性和电阻率。
金属化是在晶片上涂覆金属，形成电线和电极，用于电子器件的连接。
最后是芯片封装和测试。
封装是将半导体器件连接到外部引脚和包装中，以保护器件并提供适当的电连接。
测试是对芯片进行电性能和可靠性的检查，以确保其正常工作并符合规格要求。
半导体制程是一项复杂而精细的工艺过程，需要严格的控制和高度的精确度。
不断的技术创新和工艺改进使得半导体器件的制造变得越来越高效和可靠。
半导体制程的进步不仅推动了电子技术的发展，还广泛应用于通信、计算机、汽车、医疗和工业等各个领域，为现代社会的科技进步和生活便利做出了巨大贡献。
在半导体制程中，制造芯片的关键技术之一是微影技术。
微影技术是一种将光刻或电子束曝光技术应用于半导体制程中的方法，用于将非常小的结构图案精确地转移到半导体表面，从而实现微小而密集的电子元件。
微影技术的进步极大地促进了半导体技术的发展，使得芯片的功能更加强大、体积更小。
半导体 nm制程
半导体 nm制程
在半导体制造领域，nm 制程是指集成电路中晶体管的最小线宽或特征尺寸，通常以纳米（nm）为单位来表示。
nm 制程是评估半导体工艺技术水平的重要指标之一，它反映了集成电路制造工艺的先进程度。
随着时间的推移，半导体行业不断追求更小的 nm 制程，以提高集成电路的性能、功耗和集成度。
更小的 nm 制程意味着可以在相同的芯片面积上集成更多的晶体管，从而实现更强大的计算能力和更高的能效。
nm 制程的减小需要克服一系列技术挑战，包括光刻技术、蚀刻技术、材料科学等方面的突破。
随着制程的缩小，晶体管之间的间距越来越小，电子的行为和物理现象也变得更加复杂，需要更高精度的工艺和设备来实现。
目前，半导体行业已经实现了十几纳米甚至更小的制程，如 7nm、5nm 等。
不断推进 nm 制程的发展是为了满足人们对更强大、更高效的电子设备的需求，同时也是推动信息技术进步的关键因素之一。
然而，随着 nm 制程的不断缩小，也带来了一些挑战，如成本的增加、散热问题、良品率等。
因此，在追求更小的 nm 制程的同时，需要综合考虑技术可行性、经济效益和实际应用需求等因素。
半导体制程简介
阐述图形化工艺的基本原理和方法，包括光刻、刻蚀、镀膜等步骤，以及这些步骤对半导体性能 的影响。
掺杂与退火
讲解掺杂剂的种类和作用，以及掺杂工艺的基本步骤和退火工艺对半导体性能的影响。
制程环境与设备
制程环境
介绍半导体制造所需的环境条件 ，如洁净度、温度、湿度等，以 及这些环境因素对半导体性能的 影响。
03
常见的半导体材料有硅、锗、砷化03
半导体材料具有高纯度、低缺陷等 特性。
硅是最常用的半导体材料，具有资 源丰富、制备工艺成熟等优势。
锗是一种具有高迁移率的半导体材 料，适用于高速电子器件。
半导体产业概述
01
半导体产业包括半导体制造、半导体设备、半 导体材料等领域。
案例三：纳米半导体器件制程
总结词
纳米半导体器件制程是一种制造纳米级尺寸 的半导体器件的制程，具有高频率、低功耗 、小尺寸等特点。
详细描述
纳米半导体器件制程采用先进的纳米制造技 术，如纳米压印、电子束光刻等，将半导体 材料加工成纳米级别的器件。该制程在微电 子、光电子、生物医学等领域具有广泛的应 用前景。
5G和物联网的驱动
5G和物联网技术的发展将推动半导体产业持续增长，对低功耗、 高性能半导体的需求不断增加。
中国市场的崛起
中国半导体市场已成为全球最大的市场之一，政府支持力度大，产 业发展迅速，国际合作与竞争日益激烈。
国际合作与竞争
国际合作
随着半导体产业的发展，国际合作成 为提高技术水平和竞争力的重要手段 ，各国纷纷建立合作机制，加强技术 交流和联合研发。
详细描述
半导体技术可以用于开发太阳能、风能等新能源发电设备中的半导体器件，提高能源利用效率；同时 也可以用于环保领域的半导体传感器、气体检测器等设备的开发，实现环境污染的监测与治理。
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P-sub
Brief Process Flow - Drain Engineering
7 Spacer Formation : 7.1 PETEOS dep. 7.2 SiN dep. 7.3 Spacer dry etch 8. Source and Drain Formation: 8.1 N+ Lithography 8.2 N+ implant 8.3 PR stripping 8.4 P+ Lithography 8.5 P+ implant 8.6 PR stripping
Brief Process Flow - Gate Engineering
5 Poly Gate Formation : 5.1 Poly annealing 5.2 PR coating 5.3 POLY Lithography 5.4 Development 5.5 POLY Gate etching 5.6 PR stripping 5.7 Thin Oxide Growth Stepper Exposure Poly Mask NLDD 6. LDD (Light Dope Drain) implant PR coating P-LDD PR 6.1 N-LDD Lithography (ellipsis) N-LDD Implant P-LDD implant Poly P-LDD 6.2 NLDD / N-PKT implant P-PKT STI 6.3 P-LDD Lithography (ellipsis) NWELL PWELL N-LDD N-LDD 6.4 PLDD / P-PKT implant N-PKT N-PKT
CMP平坦化
Film
厚度符合 要求 ??
Diffusion (扩散) Module
Process Procedures (制程步骤):
(a) Film deposition (炉管薄膜沉积, 150片) (b) Thickness measurement (沉积厚度量測) (c) Film types (薄膜种类): (i) 非导体: oxide (氧化物), nitride (氮化硅) (ii) 导体: Doped-poly & WSi
Contact
ILD
Active Area
电晶体 (晶体管) MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effacturing Overview
芯片
Wafer
Silicon Ingot
沉积 Deposition
光罩制作/光刻 Mask Making/ Photolithography
蚀刻 Etching
离子植入 Ion Implantation
电镀 Electroplating
切割、封装 Assembly&Testing
(Die,晶粒)
(Chip,晶芯)
PHOTO (黃光) Module
Process Procedures (制程步骤):
P-WELL Implant N-WELL 1. P-WELLN-WELL- 1 2. P-WELLN-WELL- 2 Stepper Exposure Stepper Exposure 7. N P MOS - VT N-WELL P-WELL Mask Mask 8. N P MOS anti-punch
PR: Photo Resist (光 阻) 特殊光线 (化学物品) CD: Critical Dimension Mask (光罩) (重要尺寸)
曝光区
(1) 大小或宽度是否OK ? (ADI_CD) (2) 光阻是否曝开 ? (ADI)
光阻
光阻
光阻
PHOTO (黄光) Module
光阻区 (PR)
Etching gas (蚀刻气体)
光阻同时会被吃掉一些
大小或宽度是否OK ??? (AEI_CD) 光阻去除
光阻
光阻
(WET)
Thin-Film (薄膜) Module
Process Procedures (制程步骤):
(a) Thin film deposition (薄膜沉积, 单片) (b) Thickness measurement (沉积厚度量測) (c) Film types (薄膜种类): (i) 非导体: oxide (氧化物), nitride (氮化硅) (ii) 导体: metal (金属: W, Ti, TiN, Al)
STI
Diffusion P.R.STI SiN (Nitride) Pad oxide P-sub (Silicon wafer)
Brief Process Flow – Isolation (Cont)
1.7. APCVD STI refill 1.7.1 Liner Oxide Growth 1.7.2 APCVD Oxide deposition 1.7.3 STI Furnace 1000C Densify 1.8. STI CMP (Chemical-Mechanical Polish) 1.9. SiN remove
Diffusion mask Stepper Exposure Photo Resistor coating SiN (Nitride) Pad oxide P-sub (Silicon wafer)
Diffusion P.R. SiN (Nitride) P-sub Pad oxide (Silicon wafer)
P.R. Coating N-WELL P.R.
STI PWELL
Sac. oxide N-WELL
P-sub(Silicon)
Brief Process Flow - Gate Oxide and POLY
3 Gate Oxide Formation : 3.1 Thick Gate Oxide Growth 3.2 PR coating n Electron Microscope) 3.3 TG Lithography 3.4 Development 3.5 RCA-A Wet etching 3.6 PR stripping 3.7 Thin Gate Oxide Growth 4. Poly Growth 4.1 undope. POLY growth 4.2 N+POLY PR coating 4.3 N+POLY Lithography 4.4 Development 4.5 N+POLY implant and PR Strip
Hierarchy of IC Chip
Multilevel Metallization
连接线
Backend process
Via 3
M4
Diffusion Barrier/ Adhesion Promoter IMD3
M3 Via 2 M2 Via 1 M1 IMD2
Plug
IMD1
Frontend
Si (固) + O2 (气) SiO2 (固) SiH4 (气) + NH3 ((气) Si3N4 (固)
Film
厚度符合 要求 ??
WET (酸槽) Module
Process Procedures (制程步骤):
(a) Pre-clean for deposition (薄膜沉积前清洗) (b) Film removal by WET (薄膜去除) (c) PR strip (光阻去除)
Brief Process Flow – Isolation (Cont)
SEM (Scanning Electronic Microscope)
1.7. Trench (STI) Plasma Etching 1.7.1 SiN Etching 1.7.2 Silicon Etching 1.8. Photo Resistor remove
ADI_CD 光 阻 区 (PR)
ADI_CD
ETCH (蚀刻) Module
Process Procedures (制程步骤):
(a) Dry Etching (气相蚀刻) 化学反应后成气体去除 (b) WET_PR_stripping (光阻去除, 硫酸槽) (c) CD measurement (蚀刻后量測) 简称AEI_CD (d) After Etch Inspection (蚀刻后检查) 简称 AEI
特殊光线
Mask (光罩)
P+ P+ P+ P + P+ 光阻去除后 (WET) P+ P+
曝光区
光阻
植入区
光阻
半导体制造工程
PHOTO (黄光) 制程 & 设备 ETCH (蚀刻) 制程 & 设备 Thin-Film (薄膜)--CVD 制程 & 设备 Thin-Film (薄膜)--PVD 制程 & 设备 CMP (化学机械研磨) 制程 & 设备 Diffusion (扩散) 制程 & 设备 WET (酸槽) 制程 & 设备 Implant (离子植入) 制程 & 设备 Integration (制程整合) Manufacture (制造部)
Brief Process Flow - Isolation
1.1. Wafer Start 1.2. PAD Oxidation 110A (stress buffer) 1.7. SiN (Nitride) Deposition 1.5KA 1.8. Diffusion Lithography : 1.8.1 P.R. coating 1.8.2 Stepper Exposure 1.8.3 Development