半导体的生产工艺流程

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半导体生产工艺流程

半导体生产工艺流程

半导体生产工艺流程1.原材料准备:半导体生产的原材料主要包括硅、氮化镓、砷化镓、硒化镉等。

首先需要对原材料进行加工和准备,以确保其质量和纯度。

2.原料制备:原材料通过熔炼、混合等工艺制备成为用于生产半导体的原料。

3.单晶生长:利用单晶生长技术,在高温下将原料转化为单晶硅或其他单晶半导体材料。

这一步骤是半导体生产的核心步骤,决定了半导体器件的质量和性能。

4.切割:将生长的单晶材料切割成片,通常为几毫米到几十毫米的薄片。

这些切割片将用于制造半导体器件。

5.清洗:将切割后的半导体片进行清洗,以去除表面的杂质和污染物。

6.晶圆制备:将清洗后的半导体片进行研磨和打磨,使其表面光滑均匀,并进行化学处理,以增强半导体片的表面特性。

7.掺杂和扩散:将半导体片通过高温处理,将掺杂剂引入其表面,使其在特定区域具有特定的电子特性。

8.晶圆涂覆:在半导体片表面涂覆保护层,以防止金属和氧气等杂质的侵入。

9.制造半导体器件:在半导体片上通过光刻、蒸发等工艺制造半导体器件的结构和元件。

这些器件可能包括晶体管、二极管、集成电路等。

10.清洗和测试:对制造完成的半导体器件进行清洗和测试,以验证其质量和性能。

11.封装和封装测试:将半导体器件封装在塑料或陶瓷封装中,并进行封装测试,以确保器件的可靠性和稳定性。

12.探针测试:将封装好的器件进行探针测试,以验证其电性能和功耗等指标。

13.成品测试和筛选:对探针测试合格的器件进行成品测试和筛选,以确保其质量符合要求。

14.包装和成品测试:将成品封装好,并进行最终的成品测试和筛选,以确保其质量和性能。

15.成品存储和交付:将符合要求的成品进行分类、存储和交付,以供后续使用或销售。

以上是半导体生产工艺流程的主要步骤,其中涉及多种专业技术和设备的应用。

这些步骤的顺序和细节可能会因不同的半导体产品而有所不同,但总体流程是大致相似的。

半导体生产工艺的不断改进和创新,是推动半导体产业发展和技术进步的重要驱动力量。

半导体的生产工艺流程

半导体的生产工艺流程

半导体的生产工艺流程1.晶圆制备:晶圆制备是半导体生产的第一步,通常从硅片开始。

首先,取一块纯度高达99.9999%的单晶硅,然后经过脱氧、精炼、单晶生长和棒状晶圆切割等步骤,制备出硅片。

这些步骤的目的是获得高纯度、无杂质的单晶硅片。

2.晶圆加工:晶圆加工是将硅片加工成具有特定电子器件的过程。

首先,通过化学机械抛光(CMP)去除硅片上的表面缺陷。

然后,利用光刻技术将特定图案投射到硅片上,并使用光刻胶保护未被刻蚀的区域。

接下来,使用等离子刻蚀技术去除未被保护的硅片区域。

这些步骤的目的是在硅片上形成特定的电子器件结构。

3.器件制造:器件制造是将晶圆上的电子器件形成完整的制造流程。

首先,通过高温扩散或离子注入方法向硅片中掺杂特定的杂质,以形成PN结。

然后,使用化学气相沉积技术在硅片表面沉积氧化层,形成绝缘层。

接下来,使用物理气相沉积技术沉积金属薄膜,形成电压、电流等电子元件。

这些步骤的目的是在硅片上形成具有特定功能的电子器件。

4.封装测试:封装测试是将器件封装成实际可使用的电子产品。

首先,将器件倒装到封装盒中,并连接到封装基板上。

然后,通过线缆或焊接技术将封装基板连接到主板或其他电路板上。

接下来,进行电极焊接、塑料封装封装,形成具有特定外形尺寸和保护功能的半导体芯片。

最后,对封装好的半导体芯片进行功能性测试和质量检查,以确保其性能和可靠性。

总结起来,半导体的生产工艺流程包括晶圆制备、晶圆加工、器件制造和封装测试几个主要步骤。

这些步骤的有机组合使得我们能够生产出高性能、高效能的半导体器件,广泛应用于电子产品和信息技术领域。

请简述半导体器件工艺的十大流程

请简述半导体器件工艺的十大流程

请简述半导体器件工艺的十大流程1.半导体器件工艺的第一步是晶片制备,通过晶片切割成单个晶体片。

2.然后进行晶片清洗,去除表面的杂质和污物,保证晶片的纯净度。

3.接着是光刻工艺,利用光刻胶和掩膜来定义器件的结构图案。

4.光刻完成后,进行腐蚀工艺,通过化学或物理手段去除不需要的硅材料。

5.紧接着是离子注入,向晶片中注入特定的掺杂物,改变其电性能。

6.在离子注入之后,进行退火工艺,将晶片加热以激活掺杂物并修复晶格缺陷。

7.接下来是金属化工艺,在晶片表面沉积金属层,作为电极和连线的接触。

8.随后是氧化工艺,通过氧化处理形成绝缘层,保护晶体的结构和电路。

9.还有沉积工艺,将金属、多晶硅或其他材料沉积到晶片上,形成各种结构和元件。

10.最后进行封装工艺,将单个晶片封装成最终的器件,以便与电路板连接并进行使用。

1. The first step in the process of semiconductor device fabrication is wafer preparation, which involves cutting the wafer into individual crystalline slices.2. The next step is wafer cleaning, which removes impurities and contaminants from the wafer surface to ensure its purity.3. Following that is the photolithography process, which uses photoresist and masks to define the patterns of the device.4. After photolithography, the etching process is carried out to remove unwanted silicon material through chemical or physical means.5. Next is ion implantation, where specific dopants are implanted into the wafer to alter its electrical properties.6. After ion implantation, annealing is performed to activate the dopants and repair crystal lattice defects by heating the wafer.7. Subsequently, metallization is used to deposit a metal layer on the wafer surface for electrode and interconnection contacts.8. This is followed by oxidation, where an insulating layer is formed through oxidation to protect the wafer's structure and circuits.9. There is also the deposition process, where metals, polysilicon, or other materials are deposited onto the wafer to form various structures and components.10. Finally, the packaging process involves encapsulating individual wafers into the final devices for connection to circuit boards and usage.。

请简述半导体器件工艺的十大流程

请简述半导体器件工艺的十大流程

请简述半导体器件工艺的十大流程半导体器件工艺是制造半导体器件的工艺流程,是半导体工程领域的重要组成部分。

半导体器件工艺流程包括十大流程,分别是晶圆生长、晶圆切割、清洁和清洗、化学氧化、物理氧化、光刻、蚀刻、沉积、离子注入和退火。

下面将详细介绍这十大流程。

首先是晶圆生长。

晶圆生长是制备半导体材料的第一步,也是半导体器件制造的基础。

它是利用化学气相沉积技术在单晶衬底上生长出高质量的半导体材料晶体。

晶圆生长的材料通常是硅、砷化镓等半导体材料。

其次是晶圆切割。

晶圆切割是将生长好的半导体晶体切割成一定大小的薄片,这些薄片被称为晶片。

晶圆切割的精度和质量直接影响到后续工艺的成功与否。

接着是清洁和清洗。

这一步是为了去除晶片表面的杂质和污染物,保证后续工艺的顺利进行。

清洁和清洗通常采用多种化学试剂和超声波清洗等方法。

然后是化学氧化和物理氧化。

化学氧化和物理氧化是为了在晶片表面形成一层氧化物膜,以保护晶片表面并提供绝缘层,以便后续形成电路结构。

接下来是光刻。

光刻是一种非常重要的半导体器件制造工艺,它通过选择性照射光源和光刻胶的方式,在晶片表面形成所需的图案。

这是制造半导体器件电路结构的关键步骤。

然后是蚀刻。

蚀刻是利用化学或物理方法去除光刻胶未被照射的部分,从而形成所需的图案。

蚀刻的精度和准确度对电路的性能和稳定性有着很大的影响。

接着是沉积。

沉积是将金属、氧化物等材料以化学气相沉积或物理气相沉积的方式沉积在晶片表面,形成电路结构所需的电极、导线和绝缘层等材料。

然后是离子注入。

离子注入是将掺杂剂以离子束的方式注入晶片内部,改变晶片的电学性能,以形成所需的电子器件。

最后是退火。

退火是通过加热晶片,以改变晶体结构和去除注入后的损伤,提高器件的性能和稳定性。

以上就是半导体器件工艺的十大流程。

这些流程相互关联,缺一不可,任何一步出现问题都会影响整个器件的性能和稳定性。

因此,在实际生产中,需要严格控制每一个环节,不断优化工艺流程,不断提高制造技术水平,以满足市场需求和技术发展的要求。

半导体生产工艺流程

半导体生产工艺流程

半导体生产工艺流程半导体生产工艺是一项复杂而精密的过程,它涉及到许多工艺步骤和技术要求。

在半导体生产工艺流程中,主要包括晶圆加工、光刻、薄膜沉积、离子注入、退火、化学机械抛光等环节。

下面将逐一介绍这些工艺步骤及其在半导体生产中的作用。

首先是晶圆加工。

晶圆加工是半导体生产的第一步,它主要包括晶圆切割、清洗、去除氧化层等工艺。

晶圆切割是将单晶硅锭切割成薄片,然后对其进行清洗和去除氧化层处理,以便后续工艺的进行。

接下来是光刻工艺。

光刻工艺是通过光刻胶和掩模板,将图形影像转移到晶圆表面的工艺。

它的主要作用是定义芯片上的电路图形和结构,为后续的薄膜沉积和离子注入提供图形依据。

然后是薄膜沉积。

薄膜沉积是将各种材料的薄膜沉积到晶圆表面,以实现半导体器件的功能。

常见的薄膜沉积工艺包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等,它们可以实现对材料的精确控制和沉积。

离子注入是半导体工艺中的重要步骤。

离子注入是通过加速器将掺杂原子注入到晶体中,改变其导电性能和器件特性。

离子注入工艺可以实现对晶体材料中杂质原子的控制,从而实现对半导体器件性能的调控。

退火是半导体生产中的一个重要环节。

退火工艺是将晶圆在高温条件下进行热处理,以消除材料内部的应力和缺陷,提高晶体的结晶质量和电学性能。

最后是化学机械抛光。

化学机械抛光是将晶圆表面的氧化层和残留杂质去除,使晶圆表面变得光滑平整,以便后续的工艺步骤和器件制作。

总的来说,半导体生产工艺流程是一个复杂而精密的过程,它涉及到多个工艺步骤和技术要求。

每一个工艺步骤都对半导体器件的性能和质量有着重要的影响,需要严格控制和优化。

只有在严格遵循工艺流程和技术要求的前提下,才能生产出高性能、高可靠性的半导体器件。

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。

半导体工艺流程和制造工艺管理制度

半导体工艺流程和制造工艺管理制度

半导体工艺流程和制造工艺管理制度一、引言半导体工艺流程和制造工艺管理制度是半导体制造过程中的重要环节。

本文将介绍半导体工艺流程的主要步骤,以及制造工艺管理制度的重要性和实施方法。

二、半导体工艺流程1. 制备硅片硅片是半导体器件的基础材料,制备硅片的过程包括原材料清洗、去杂质处理、晶体生长、切割和抛光等步骤。

其中,晶体生长是关键步骤,通过在高温环境下将纯度极高的硅材料熔化,再逐渐降温结晶形成硅单晶。

2. 形成层形成层是在硅片表面沉积一层薄膜,用于制造器件的结构和电性传导。

常见的形成层材料包括二氧化硅、聚合物、金属等。

形成层的沉积方法有物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等。

3. 光刻光刻是通过光刻胶和光罩来进行图案转移的关键步骤。

首先,在硅片上涂覆一层光刻胶,然后将光罩放置在光刻机上,通过曝光、显影等步骤,将光刻胶部分暴露,形成所需的图案。

4. 刻蚀和湿法清洗刻蚀是将光刻后暴露的硅片表面进行化学腐蚀或物理磨损,以去除不需要的材料。

刻蚀方法有干法刻蚀和湿法刻蚀等。

刻蚀后,需要进行湿法清洗,以去除残留的物质和杂质。

5. 金属沉积和电镀在半导体器件中,常常需要金属电极和导线来实现电信号的传导。

金属沉积和电镀是将金属材料沉积在硅片表面的过程,其中含有金属离子的溶液通过电解的方式,将金属沉积在所需的区域。

三、制造工艺管理制度1. 管理目标制造工艺管理制度的目标是确保半导体制造过程具有稳定的品质和高度的可重复性。

通过制定管理制度,可以规范操作流程,降低人为失误的风险,提高生产效率和产品质量。

2. 规范操作流程制造工艺管理制度要求制定详细的操作规程和标准,明确每一步骤的要求和流程。

操作人员必须按照规程进行操作,不得随意变动或省略步骤。

同时,要建立相应的记录和检查机制,确保操作的准确性和可追溯性。

3. 过程监控和控制制造工艺管理制度要求建立全面的过程监控和控制机制。

包括设备的参数监测、产品的质量抽样检验、环境条件的控制等。

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微机电制作技术,尤其是最大宗以硅半导体为基础的微细加工技术(silicon- based micromachining),原本就肇源于半导体组件的制程技术,所以必须先介绍清楚这类制程,以免沦于夏虫语冰的窘态。

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(参见图2-1)。

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 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 error function),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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