半导体工艺技术基础知识
半导体工艺技术基础知识
半导体工艺技术是制造半导体器件的关键技术之一，是现代电子产业发展的重要支撑。以下是关于半导体工艺技术的基础知识。
半导体材料是一种介于导体与绝缘体之间的材料。常见的半导体材料包括硅（Si）和砷化镓（GaAs）等。半导体材料的导
电性能受温度、掺杂物浓度和外加电场等因素的影响。半导体材料的电导率可以通过掺杂来调控，将杂质原子（掺杂剂）添加到半导体材料中，可以使其导电性能得到改善。
半导体器件的制造通过一系列的工艺步骤完成。首先，需要通过杂质掺杂的方法，改变半导体材料的导电性能。常见的掺杂方法包括离子注入和溅射。离子注入是将掺杂剂离子加速到高能量，并注入到半导体材料中，从而改变其电导率。溅射是将掺杂剂材料蒸发，经过激发后，附着到半导体材料表面，改变其导电性能。掺杂完成后，需要进行退火处理，使掺杂剂均匀分布在半导体材料中。
之后，需要进行光刻工艺，将器件的图形转移到半导体材料表面，形成光刻胶，再通过光照的方式选择性地去除部分光刻胶。光刻胶的选择和图形的设计对器件的最终性能具有重要影响。
接下来是蚀刻工艺，通过湿法或干法将半导体材料表面的非需要部分去除，形成所需的器件结构。湿法蚀刻使用化学液体，干法蚀刻使用高能粒子束。蚀刻结束后，需要进行清洗工艺，去除蚀刻产生的杂质。
最后是沉积工艺，将需要的金属或绝缘体沉积在半导体材料上，形成金属引线或绝缘层等。沉积工艺包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。
半导体工艺技术的基础知识不仅包括以上的材料和工艺步骤，还包括器件设计和测试等方面的知识。器件设计需要根据需求和性能要求，选择合适的材料和工艺方法。器件测试需要使用一系列的测试仪器，评估器件的性能和可靠性。
总之，半导体工艺技术是现代电子产业必不可少的一部分。掌握半导体工艺技术的基础知识，对于理解和应用半导体器件具有重要的意义。
半导体基础知识
半导体基础知识（详细篇） 概念 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显着变化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显着增加。二极管、三极管属于此类。 本征半导体 1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图： 外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的。 ? 外层电子受原子核的束缚力最 小，成为价电子。物质的性质是由价 电子决定的。 ?
? 2.本征半导体的共价键结构 本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示： 硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图 3.共价键 共价键上的两个电子是由相邻原子各用 一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电 子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没 有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对 温度T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的电 子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不 导电。只有在激发下，本征半导体才能导电 ? ? 4.电子与空穴 当导体处于热力学温度0°K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发，也称热激发。
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20mm 3.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。 4.等径生长：当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速不变。 5.收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。 8、直拉法的两个主要参数：拉伸速率，晶体旋转速率悬浮区熔法 倒角是使晶圆边缘圆滑的机械工艺 9、外延层的作用 EpitaxyPurpose 1、Barrier layer for bipolar transistor
半导体工艺(自己总结)
只是想多了解下工艺,因为自己不是学这个的,要补课啊 .... 是不是可以这么理解: 1.PAD oxide ：SiO2在LOCOS 和STI 形成时都被用来当作nitride 的衬垫层，如果没有这个SiO2衬垫层作为缓冲之用，LPCVD nitride 的高张力会导致wafer 产生裂缝甚至破裂，同时也作为NITRIDE ETCH 时的STOP LA YER 2.SAC oxide ：Sacrificial Oxide 在gate oxidation 之前移除wafer 表面的损伤和缺陷，有助于产生一个零缺陷的wafer 表面以生成高品质的gate oxide;经过HDP 后Pad Oxide 结构已经被破坏了，可能无法阻挡后面Implant 的离子。所以生长一层Sac Oxide ，作为在后面Implant 时对Device 的保护。 3.BPSG 含硼及磷的硅化物 BPSG 乃介于Poly 之上、Metal 之下，可做为上下两层绝缘之用，加硼、磷主要目的在使回流后的Step 较平缓，以防止Metal line 溅镀上去后，造成断线 4.ONO （OXIDE NITRIDE OXIDE ） 氧化层-氮化层-氧化层 半导体组件，常以ONO 三层结构做为介电质（类似电容器），以储存电荷，使得资料得以在此存取。在此氧化层 - 氮化层 – 氧化层三层结构，其中氧化层与基晶的结合较氮化层好，而氮化层居中，则可阻挡缺陷（如pinhole ）的延展，故此三层结构可互补所缺. 5.space Oxide RIE Etch:猜想应当是氧化物隔离的反应离子刻蚀（RIE-Reactive Ion Etch ） 反应离子刻蚀是以物理溅射为主并兼有化学反应的过程。通过物理溅射实现纵向刻蚀，同时应用化学反应来达到所要求的选择比，从而很好地控制了保真度。刻蚀气体（主要是F 基和CL 基的气体）在高频电场（频率通常为13.56MHz ）作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”（Plasma ）。在等离子体中，包含有正离子（Ion+)、负离子（Ion-）、游离基（Radical ）和自由电子（e ）。游离基在化学上是很活波的，它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。 6:IMD Inter-Metal-Dielectric 金属绝缘层...(汗...........) 7:SOG spin-on glass 旋涂玻璃用于平坦化.SOD 是 SPIN-ON DOPANTS?自旋转掺杂剂?,具体作用不甚清楚了.... 至于N-DEPL 我怀疑是否是N 耗尽区的意思,但是不是很清楚CMOS 工艺中是如何实现这样的一个层次的,它是环绕DIFF 区域的一个可选层.莫非是反型的隔离? 外延： 外延生长之所以重要，在于外延层中的杂质浓度可以方便的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。 外延技术可用于解决高频功率器件的击穿电压与集电极串联电阻对集电极电阻率持相反要求的矛盾；掺杂较少的外延层保证了较高的击穿电压，高掺杂的衬底则可以大大降低集电极的串联电阻 CVD 需要高温，反应过程为()+气体4SiCl ()气体22H ()()↑+?气体固体HCl Si 4①，同时存在一竞争反应()()()气体固体气体242SiCl Si SiCl ?+，②因此若四氯化硅的浓度太高，则硅
半导体的基础知识
半导体的基础知识 半导体器件是现代电子技术的重要组成部分，是由半导体材料制造而成的。为了能够更好的了解半导体器件的性能，有必要先了解一些半导体材料的基本性质。 1.物质的分类 自然界有很多不同种类的物质。这些物质按照导电性强弱来分类，大致可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。导体是很容易导电的物质，例如铜和铝等等；绝缘体是几乎不能导电的物质，比如塑料、橡胶、玻璃等；而半导体的导电能力是介于导体和绝缘体之间的这样一类物质。常用的半导体材料有硅、锗等。其中，硅是目前最常用的一种半导体材料。 2.半导体导电的特性 半导体除了在导电能力方面与导体和绝缘体不同以外，它还具有不同于其他物质的特点。例如：当半导体受到外界光和热的刺激时，其导电能力将发生显著的变化；在纯净的半导体中加入某种特定的微量杂质，其导电能力也会有显著的增加。 这些特点说明，半导体导电的机制一定和导体、绝缘体不同。为了更好的理解这些特点，就必须了解半导体的结构。 3.半导体的内部结构 在电子器件中，用得最多的半导体材料就是硅和锗，它们都是四价元素；半导体内部的原子具有严格的晶体结构，原子之间形成有序的排列，每个硅原子周围和四个相邻的硅原子以共价键相连接，形成共价键的这一对电子就称为“价电子”。通常情况下，共价键对价电子的束缚能力很强，绝大多数价电子被束缚在共价键中而不能自由移动，所以半导体的导电性能较差。在绝对零度下，纯净的半导体内部所有的价电子都被共价键所束缚，在半导体内部没有可以自由导电的带电粒子，所以此时半导体是没有导电能力的；在本征激发时，半导体才会具有导电能力。 下面，我们来学习什么是本征激发。 4.本征激发 首先来学习几个概念。 （1）本征半导体：我们把结构完整、完全纯净的半导体晶体称为本征半导体。 （2）激发：半导体晶体内部共价键中的价电子由于获得足够的能量而挣脱掉共价键的束缚成为自由电子的过程称为“激发”。 （3）载流子：可以自由移动的带电粒子称为“载流子”。 本征激发的物理过程： 在绝对零度和没有外界激发的条件下，由于每个原子的外围电子都被共价键所束缚，所以对电流的形成没有作用。但是，半导体内共价键的价电子绝缘体中束缚的那么紧，在室温下，一些价电子就会获得足够的热振动能量而挣脱共价键的束缚，成为自由电子。这种现象就称为“本征激发”。 当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子以后，共价键中就留下一个空位，这个空位叫做“空穴”。空穴的出现时半导体区别于导体的一个重要特点。由于共价键中出现了空穴，在外电场或其他能量作用下，临近的价电子就可以填补到这个空位上，而在这个电子原来的位置上又留下新的空位，其他电子又可以转移到这个空位上，这样就相当于出现的电荷的迁移。因此在分析半导体导电过程的时候，用空穴的运动来代替共价键中电子的运动更为方便，在这里可以把空穴看成是一个带正电的粒子，可以和自由电子一样参与导电。因此空穴也是半导体中的一种载流子。 总结一下本征激发的过程：T↑→价电子获得足够能量→挣脱共价键束缚→自由电子↑→空穴↑结论：在本征半导体内，本征激发产生的自由电子和空穴总是成对出现的，是电子-空穴对，且载流子的数量与温度等外界条件有关。 5.杂质半导体 在本征半导体中掺入微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著的变化。根据掺入的杂质不同，杂质半导体可以分为两种：N型杂质半导体和P型杂质半导体。
半导体制造工艺基础
半导体制造工艺基础 半导体制造工艺基础是指通过多种特定工艺来将半导体原料（如硅、锗等）加工成有用的半导体元件及系统的一系列工序。它主要包括显微工艺、刻蚀工艺、沉积工艺、蝕刻工艺、掩膜工艺、热处理等等。这些工艺在半导体制造中都起着重要作用，是半导体制造技术实现的基础。 一、显微工艺 显微工艺是一种常用的半导体制造工艺，它使用一个高度准确的扫描电子显微镜（SEM）来检测半导体元件尺寸和形状，并通过多种方法来精确控制它们。该工艺可以检测半导体器件的尺寸（例如线宽和线高）和表面的粗糙度，从而可以避免半导体器件的缺陷，保证其可靠性。 二、刻蚀工艺 刻蚀工艺是半导体制造中最常用的工艺之一，也是半导体器件制造的核心工艺，它通过刻蚀技术将半导体原料（如硅、锗等）加工成有用的半导体元件及系统。刻蚀工艺的关键步骤是通过特殊的腐蚀剂（如H2SO4、HNO3等）和特殊的刻蚀装置（如电子束刻蚀机）来刻蚀半导体表面上的特定结构，从而实现半导体元件的制造。 三、沉积工艺
沉积工艺是半导体制造中的一种重要工艺，它主要用于在半导体器件表面上沉积一层稀薄的金属或其它材料，以实现对半导体器件的保护、封装和连接。沉积工艺中，常用的技术有气体沉积（CVD）、电子束沉积（EB-PVD）、化学气相沉积（ALD）等等。 四、蝕刻工艺 蝕刻工艺是半导体制造中常用的一种工艺，它主要用于将半导体器件的表面剥离出一层稀薄的金属或其它材料，以实现对半导体器件的连接和装配。该工艺的关键步骤是通过使用特殊的腐蚀剂（如HCl、H2SO4等）来蝕刻半导体表面上的特定结构，从而实现半导体元件的制造。 五、掩膜工艺 掩膜工艺是半导体制造中常用的一种工艺，它主要用于将半导体器件的表面覆盖一层稀薄的金属或其它材料，以实现对半导体器件的保护、封装和连接。掩膜工艺的关键步骤是通过使用特殊的掩膜技术（如光刻技术）来覆盖半导体表面上的特定结构，从而实现半导体元件的制造。 六、热处理 热处理是半导体制造中常用的一种工艺，它主要用于将半导体器件经过特定温度和时间的处理，以改变其物理和化学特性，从而提高半导体器件的性能和可靠性。热处理的关键步骤是通过特殊的热处理装置（如热风炉）来向
1.1 半导体基础知识
1.1 半导体基础知识 1.1.1 半导体的特性 自然界的各种物质，根据其导电能力的差别，可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。 [下一页] 半导体的特性 硅原子的序数是14、原子核外有14个电子，最外层有4个电子，称为价电子，带4个单位负电荷。通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核。惯性核带有4个单位正电荷，最外层有4个价电子带有4个单位负电荷，因此，整个原子为电中性。 [下一页] 1.1.2 本征半导体 在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子结合。每一个原子的价电子与另一个原子的一个价电子组成一个电子对。这对价电子是每两个相邻原子共有的，它们把相邻原子结合在一起，构成所谓共价键的结构。 一般来说，共价键中的价电子不完全像绝缘体中价电子所受束缚那样强，如果能从外界获得一定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子，这种物理现象称作为本征激发，价电子受激发挣脱原子核的束缚成为自由电子的同时，在共价键中便留下了一个空位子，称“空穴”。如图所示。 当空穴出现时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键而填补到这个空穴中来，使该价电子原来所在共价键中出现一个新的空穴，这个空穴又可能被相邻原子的价电子填补，再出现新的空穴。价电子填补空穴的这种运动无论在形式上还是效果上都相当于带正电荷的空穴在运动，且运动方向与价电子运动方向相反。为了区别于自由电子的运动，把这种运动称为空穴运动，并把空穴看成是一种带正电荷的载流子。 在本征半导体内部自由电子与空穴总是成对出现的，因此将它们称作为电子-空穴对。 当自由电子在运动过程中遇到空穴时可能会填充进去从而恢复一个共价键，与此同时消失一个“电子-空穴”对，这一相反过程称为复合。 在一定温度条件下，产生的“电子空穴对”和复合的“电子空穴对”数量相等时，形成
半导体基础知识
1.1 半导体基础知识概念归纳 本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 电流形成过程：自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。 绝缘体原子结构：最外层电子受原子核束缚力很强，很难成为自由电子。 绝缘体导电性：极差。如惰性气体和橡胶。 半导体原子结构：半导体材料为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧。 半导体导电性能：介于半导体与绝缘体之间。 半导体的特点： ★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。 晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。 共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。 自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。 空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。 电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。 空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。 本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。 载流子：运载电荷的粒子称为载流子。 导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。 本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，
八个基本半导体工艺
八个基本半导体工艺 随着科技的不断进步，半导体技术在各个领域得到了广泛的应用。半导体工艺是半导体器件制造过程中的关键环节，也是半导体产业发展的基础。本文将介绍八个基本的半导体工艺，分别是氧化、扩散、沉积、光刻、蚀刻、离子注入、热处理和封装。 一、氧化工艺 氧化工艺是指在半导体晶片表面形成氧化层的过程。氧化层可以增强晶片的绝缘性能，并且可以作为蚀刻掩膜、电介质、层间绝缘等多种用途。常见的氧化工艺有湿法氧化和干法氧化两种。湿法氧化是在高温高湿的环境中，通过将晶片浸泡在氧化液中使其表面氧化。干法氧化则是利用高温下的氧化气体与晶片表面反应来形成氧化层。 二、扩散工艺 扩散工艺是指将掺杂物质（如硼、磷等）通过高温处理，使其在晶片中扩散，从而改变晶片的导电性能。扩散工艺可以用于形成PN结、调整电阻、形成源、漏极等。扩散工艺的关键是控制扩散温度、时间和掺杂浓度，以确保所需的电性能。 三、沉积工艺 沉积工艺是将材料沉积在半导体晶片表面的过程。常见的沉积工艺有化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种。CVD是利用化学反应在晶片表面沉积薄膜，可以实现高纯度、均匀性好的沉积。
而PVD则是通过蒸发、溅射等物理过程，在晶片表面形成薄膜。 四、光刻工艺 光刻工艺是将光敏胶涂覆在晶片表面，然后通过光刻曝光、显影等步骤，将光敏胶图案转移到晶片上的过程。光刻工艺是制造半导体器件的核心工艺之一，可以实现微米级甚至纳米级的图案制作。 五、蚀刻工艺 蚀刻工艺是通过化学反应或物理过程将晶片表面的材料去除的过程。蚀刻工艺可以用于制作电路的开关、互连线等。常见的蚀刻方法有湿法蚀刻和干法蚀刻两种。湿法蚀刻是利用化学溶液对晶片表面进行腐蚀，而干法蚀刻则是通过等离子体或离子束对晶片表面进行刻蚀。 六、离子注入工艺 离子注入工艺是将掺杂离子注入晶片中的过程。离子注入可以改变晶片的导电性能和材料特性，常用于形成源漏极、调整电阻等。离子注入工艺需要控制注入能量、剂量和深度，以确保所需的掺杂效果。 七、热处理工艺 热处理工艺是在高温下对晶片进行退火、烘烤、热氧化等处理的过程。热处理可以改善材料的结晶性能、修复晶格缺陷、调整材料的电性能等。热处理工艺对于提高半导体器件的性能和稳定性具有重
半导体工艺知识
第一章工艺和器件发展概述 1947年第一只具有放大作用的点接触晶体管问世，与电子管相比具有很多优点，引起人们广泛注意，在随后的十几年时间相继发明了各式各样晶体管(合金管、合金扩散管、台面管等)。1960年硅平面工艺和外延技术的出现，使半导器件的制造工艺获得重大突破。它为集成电路的制造开拓了广阔的途径，促进了半导体器件进一步向微型化、低功耗和高可靠性方向发展。集成度由SSI、MSI、LSI、VLSI步入了ULSI时代。 1957年第一只SCR问世以来功率器件也取得了长足的进步，相继推出了GTO(可关断晶闸管)TRIAC(双向晶闸管)和GTR(达林顿功率晶体管)这些都是双极型器件，它们共同优点是功率容量大，导通电阻小，缺点是存在少子贮存效应，开关速度低，电流驱动，驱动功率大，不易控制，七十年末由IR和GE公司发明了单极型功率器件功率MOSFET，立即受到制造厂和用户的重视。三年后西方15家大公司均掌握了功率MOSFET生产技术(VDMOS)，1983年诞生了IGBT双极型器件。半导体器件种类繁多，工艺有别，本次培训主要以外延平面工艺为主，介绍以下内容：单晶硅拉制及衬底制备、外延工艺、氧化工艺、扩散与离子注入工艺、光刻工艺、蒸发工艺、芯片组装工艺。 一、锗合金扩散晶体管制造工艺流程简介 合金扩散晶体管是五十年代中期发展起来的一种高频管。 工艺流程：切片→研磨、抛光、腐蚀→扩散(Sb扩)→装发射极(In合金)→真空烧结(500～550℃)→装基极及支架→烧结(H 2 )→点焊管座→拉丝→涂保护油→台面腐蚀 →去油清洗→管芯腐蚀→烘干→涂胶→封管 二、硅外延平面晶体管制造工艺流程(NPN型) 三、集成电路制造工艺流程 原始硅片 P型(衬底) ρ：8－13Ω·cm 晶面(111) 比平面晶体管多出工艺隐埋(埋层)扩散，隔离扩散。 四、肖特基二极管芯工艺 工艺势垒金属结温 V F I R V R 标准工艺 Mo-Si化合物 150℃低适中≤60V 830工艺 Pd-Si化合物+Mo 175℃高低≤200V Cr Cr-Si化合物+Mo 125℃很低高≤45V V V-Si化合物 100℃极低很高≤45V 管芯工艺流程见附图 五、IGBT工艺流程 IGBT、MOSFET芯片结构详见附图
半导体工艺技术基础知识
半导体工艺技术基础知识 半导体工艺技术是制造半导体器件的关键技术之一，是现代电子产业发展的重要支撑。以下是关于半导体工艺技术的基础知识。 半导体材料是一种介于导体与绝缘体之间的材料。常见的半导体材料包括硅（Si）和砷化镓（GaAs）等。半导体材料的导 电性能受温度、掺杂物浓度和外加电场等因素的影响。半导体材料的电导率可以通过掺杂来调控，将杂质原子（掺杂剂）添加到半导体材料中，可以使其导电性能得到改善。 半导体器件的制造通过一系列的工艺步骤完成。首先，需要通过杂质掺杂的方法，改变半导体材料的导电性能。常见的掺杂方法包括离子注入和溅射。离子注入是将掺杂剂离子加速到高能量，并注入到半导体材料中，从而改变其电导率。溅射是将掺杂剂材料蒸发，经过激发后，附着到半导体材料表面，改变其导电性能。掺杂完成后，需要进行退火处理，使掺杂剂均匀分布在半导体材料中。 之后，需要进行光刻工艺，将器件的图形转移到半导体材料表面，形成光刻胶，再通过光照的方式选择性地去除部分光刻胶。光刻胶的选择和图形的设计对器件的最终性能具有重要影响。 接下来是蚀刻工艺，通过湿法或干法将半导体材料表面的非需要部分去除，形成所需的器件结构。湿法蚀刻使用化学液体，干法蚀刻使用高能粒子束。蚀刻结束后，需要进行清洗工艺，去除蚀刻产生的杂质。
最后是沉积工艺，将需要的金属或绝缘体沉积在半导体材料上，形成金属引线或绝缘层等。沉积工艺包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。 半导体工艺技术的基础知识不仅包括以上的材料和工艺步骤，还包括器件设计和测试等方面的知识。器件设计需要根据需求和性能要求，选择合适的材料和工艺方法。器件测试需要使用一系列的测试仪器，评估器件的性能和可靠性。 总之，半导体工艺技术是现代电子产业必不可少的一部分。掌握半导体工艺技术的基础知识，对于理解和应用半导体器件具有重要的意义。
半导体基础知识
外延基础知识 一、基本概念 同质结：组成PN结的P型区和N型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs上生长GaAs,蓝绿光中：U(undope)－GaN上生长N(dope)－ GaN） 异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中：GaN上生长Al GaN） 超晶格（superlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭）的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。 量子阱(QW)：通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。 二、半导体 固体按其导电性分为导体、半导体、绝缘体。 对于被电子部分占满的能带，在外电场作用下，点子可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去，形成了电流，起导电作用，常称这种能带为导带。 绝缘体、半导体和导体的能带示意图 禁带 (a)绝缘体(b)半导体(c)导体
1.分类：元素半导体：Si 、Ge 化合物半导体：GaAs、InP、GaN(Ⅲ-Ⅴ)、ZnSe(Ⅱ-Ⅵ)、SiC 2.化合物半导体优点： a.调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换 效率。（光电器件一般选用直接带隙材料） b.高电子迁移率。 c.可制成异质结，进行能带裁减，易形成新器件。 3.半导体杂质和缺陷 杂质：替位式杂质（有效掺杂） 间隙式杂质 缺陷：点缺陷：如空位、间隙原子 线缺陷：如位错 面缺陷：（即立方密积结构里夹杂着少量六角密积）如层错 4.外延技术 LPE：液相外延，生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。（普亮LED常用此生长方法） MOCVD（也称MOVPE）：Metal Organic Chemical Vapour Deposition金属有机汽相淀积,精确控制晶体生长，重复性好，产量大，适合工业化大生产。 HVPE：氢化物汽相外延，是近几年在MOCVD基础上发
半导体基础知识
一．名词解释： 1..什么是半导体？半导体具有那些特性？ 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体 热敏性：导电能力受温度影响大，当环境温度升高时，其导电能力增强。可制作热敏元件。 光敏性：导电能力受光照影响大，当光照增强时候，导电能力增强。可制作光敏元件。 掺杂性：导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。 2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。Si是一种化学元素，在地壳中含量仅次于氧，其核外电子排布是？。 3.半导体材料中有两种载流子，电子和空穴。电子带负电，空穴带正电，在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体，常见P型半导体的掺杂元素为硼，N型半导体的掺杂元素为磷。P型半导体主要空穴导电，N型半导体主要靠电子导电。 4. 导体：导电性能良好，其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流，常见的导体有铁，铝，铜等低价金属元素。 5.绝缘体：一般情况下不导电，其原子的最外层电子受原子核束缚很强，只有当外电场达到一定程度才可导电。惰性气体，橡胶等。 6.半导体：一般情况下不导电，但在外界因素刺激下可以导电，例如强电场或强光照射。 其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。Si,Ge等四价元素。 7. 本征半导体：无杂质的具有稳定结构的半导体。 8晶体：由完全相同的原子，分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料，构成晶体的完全相同的原子，分子，原子团称为基元。 9.晶体结构：简单立方，体心立方，面心立方，六角密积，NACL结构，CSCL结构，金刚石结构。 10.七大晶系：三斜，单斜，正交，四角，六角，三角，立方。 11.酸腐蚀和碱腐蚀的化学反应方程式： SI+4HNO3+HF=SIF4+4NO2+4H2O SI+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 12.自然界的物质，可分为晶体和非晶体两大类。常见的晶体有硅，锗，铜，铅等。常见的非晶体有玻璃，塑料，松香等。晶体和非晶体可以从三个方面来区分：1.晶体有规则的外形 2.晶体具有一定的熔点 3.晶体各向异性。 13.晶胞：晶体中有无限在空间按一定规律分布的格点，叫空间点阵。组成空间点阵最基本的单元叫晶胞。晶胞具有很多晶体的性质，很多晶胞在空间重复排列起来就得到整个晶体。不同的晶体，晶胞的形状不同。 14.根据缺陷相对晶体尺寸或影响范围大小，可分为以下几类： A:点缺陷 B:线缺陷 C:面缺陷 D:体缺陷 15.位错：一种晶体缺陷。晶体的位错是围绕着一条很长的线，在一定范围内原子都发生规律的错动，离开它原来的平衡位置，叫位错。 16. CZ 法生长单晶工艺过程： 装炉-融化-引晶-缩细颈-转肩-放肩-等径生长-收尾-停炉 A装炉：将腐蚀好的籽晶装入籽晶夹头，装正，装好，装牢。将清理干净的石墨器件装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器，保温罩，石墨托碗保持同心。
半导体基础知识和半导体器件工艺
半导体基础知识和半导体器件工艺 第一章半導體基礎知識 通常物質根據其導電性能不同可分成三類。第一類爲導體，它可以很好的傳導電流，如：金屬類，銅、銀、鋁、金等；電解液類：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其他一些物體。第二類爲絕緣體，電流不能通過，如橡膠、玻璃、陶瓷、木板等。第三類爲半導體，其導電能力介於導體和絕緣體之間，如四族元素Ge鍺、Si矽等，三、五族元素的化合物GaAs砷化鎵等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。 物體的導電能力可以用電阻率來表示。電阻率定義爲長1釐米、截面積爲1平方釐米的物質的電阻值，單位爲歐姆*釐米。電阻率越小說明該物質的導電性能越好。通常導體的電阻率在10-4歐姆*釐米以下，絕緣體的電阻率在109歐姆*釐米以上。 半導體的性質既不象一般的導體，也不同于普通的絕緣體，同時也不僅僅由於它的導電能力介於導體和絕緣體之間，而是由於半導體具有以下的特殊性質： (1) 溫度的變化能顯著的改變半導體的導電能力。當溫度升高時，電阻率會降低。比如Si在200℃時電阻率比室溫時的電阻率低幾千倍。可以利用半導體的這個特性製成自動控制用的熱敏元件（如熱敏電阻等），但是由於半導體的這一特性，容易引起熱不穩定性，在製作半導體器件時需要考慮器件自身産生的熱量，需要考慮器件使用環境的溫度等，考慮如何散熱，否則將導致器件失效、報廢。
(2) 半導體在受到外界光照的作用是導電能力大大提高。如硫化鎘受到光照後導電能力可提高幾十到幾百倍，利用這一特點，可製成光敏三極管、光敏電阻等。 (3) 在純淨的半導體中加入微量（千萬分之一）的其他元素（這個過程我們稱爲摻雜），可使他的導電能力提高百萬倍。這是半導體的最初的特徵。例如在原子密度爲5*1022/cm3的矽中摻進大約5X1015/cm3磷原子，比例爲10-7（即千萬分之一），矽的導電能力提高了幾十萬倍。 物質是由原子構成的，而原子是由原子核和圍繞它運動的電子組成的。電子很輕、很小，帶負電，在一定的軌道上運轉；原子核帶正電，電荷量與電子的總電荷量相同，兩者相互吸引。當原子的外層電子缺少後，整個原子呈現正電，缺少電子的地方産生一個空位，帶正電，成爲電洞。物體導電通常是由電子和電洞導電。 前面提到摻雜其他元素能改變半導體的導電能力，而參與導電的又分爲電子和電洞，這樣摻雜的元素（即雜質）可分爲兩種：施主雜質與受主雜質。 將施主雜質加到矽半導體中後，他與鄰近的4個矽原子作用，産生許多自由電子參與導電，而雜質本身失去電子形成正離子，但不是電洞，不能接受電子。這時的半導體叫N型半導體。施主雜質主要爲五族元素：銻、磷、砷等。 將施主雜質加到半導體中後，他與鄰近的4個矽原子作用，産生許多電洞參與導電，這時的半導體叫p型半導體。受主雜質主要爲三族元素：鋁、鎵、銦、硼等。電洞和電子都是載子，在相同大小的電場作用下，電子導電的速度比電洞快。電洞和電子運動速度的大小用遷移率來表示，遷移率愈大，截流子運動速度愈快。\ 假如把一些電洞注入到一塊N型半導體中，N型就多出一部分少數載子――電洞，但由於N型半導體中有大量的電子存在，當電洞和電子碰在一起時，會發生作用，
半导体基础知识
半导体基础知识 半导体是一种介于导体和绝缘体之间的物质，具有一些特殊的电学和光学性质，被广泛应用于电子器件和光电子器件中。本文将简要介绍半导体的概念、特性以及应用。 半导体的概念：半导体是电子能带（能量分布）相对比较窄的材料，其导电性介于导体和绝缘体之间。在半导体中，电子的能级分布较为复杂，包括价带（最高被占据的电子能级）和导带（最低未被占据的电子能级）。 半导体的特性：半导体具有以下几个特点。首先是电导率随温度变化的特性。随着温度的升高，半导体的导电性会增强。其次是半导体的导电性可由掺杂改变。通过掺杂，即向纯净的半导体中加入其他元素来改变其电子结构，从而使其成为N型或P型半导体，分别具有激子（空穴与电子的结合态）和电子的载流子。此外，半导体还具有半导体光的吸收、发射和输运的特性，可以用于光电子器件制造。 半导体的应用：半导体的应用广泛，涵盖了多个领域。首先是电子器件，如晶体管和集成电路。晶体管是一种半导体器件，可以用来放大和控制电子信号。集成电路是将多个晶体管和其他电子元件集成在单一芯片上，实现复杂的电子逻辑功能。其次是光电子器件，如光电二极管和激光器。光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件，广泛应用于光通信和光电测量领域。激光器是一种能将电能转化为高强度、相干性很好的光束的器件，被广泛应用于医疗、通信和材料加工等领域。
在半导体的研究和开发中，还有一些重要的概念需要了解。一个重要的概念是PN结，即P型半导体和N型半导体的结合。PN结具有整流特性，即当施加在结上的电压为正向偏置时，电流通过；而当电压为反向偏置时，电流几乎不流动。这种特性被广泛应用于二极管和整流器件中。 总结起来，半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有特殊的电学和光学性质。半导体的特性和应用广泛，包括电子器件和光电子器件等多个领域。对于理解半导体的基础知识，可以为进一步学习和应用提供基础。
半导体行业必备知识
半导体行业必备知识 标题: 半导体行业必备知识：从基础概念到未来发展 引言: 半导体行业是现代科技和电子行业的核心，对我们的生活产生了深远 的影响。为了更好地理解和掌握半导体行业，本文将从基础概念开始，逐步深入探讨相关主题。我们将介绍半导体的定义、材料和工艺，以 及半导体芯片的制造和应用。此外，我们还将讨论半导体行业的未来 发展趋势和挑战，以及对环境和社会的影响。 第一部分：半导体基础知识 1. 半导体的定义和特性 - 解释什么是半导体，以及半导体材料的特性。 - 讨论半导体材料的能带结构和导电性质。 2. 半导体材料 - 介绍常见的半导体材料，如硅(Si)和砷化镓(GaAs)。 - 分析不同材料的特点、优缺点和在半导体行业中的应用。 3. 半导体器件和工艺 - 介绍半导体器件的基础结构，如二极管和晶体管。
- 解释常用的半导体工艺，如光刻和离子注入，以及它们对半导体器件性能的影响。 第二部分：半导体芯片制造和应用 1. 半导体芯片制造工艺 - 详细描述半导体芯片的制造过程，包括晶圆加工、沉积、刻蚀和清洗等步骤。 - 分析不同制造工艺对芯片性能和产量的影响。 2. 半导体芯片应用领域 - 探讨半导体芯片在各个领域的应用，如通信、计算机、医疗和能源。 - 强调半导体芯片在现代科技和电子领域的关键作用。 第三部分：半导体行业的未来发展 1. 新兴半导体技术 - 介绍新兴的半导体技术，如碳纳米管和量子点。 - 分析这些技术在提高芯片性能和创新应用方面的潜力。 2. 挑战和趋势 - 讨论半导体行业面临的挑战，如技术复杂性和成本压力。 - 分析行业的发展趋势，如人工智能和物联网对半导体需求的增长。 第四部分：半导体行业的环境和社会影响
半导体工艺复习整理
工艺考试复习： 整理者（butterflying 2011‐1‐11）1.在半导体技术发展的过程中有哪些重要事件?（一般） 晶体管的诞生 集成电路的发明 平面工艺的发明 CMOS技术的发明 2.为什么硅是半导体占主导的材料？有哪些硅基薄膜？（一般） 硅材料：优良的半导体特性、稳定的电的、化学的、物理的及机械的性能（特性稳定的金 刚石晶体结构、良好的传导特性、优异的工艺加工能力、研究最透彻的材料、具有一系列的硅基化合物） （总结：半导体性、电、物理、化学、机械性） 硅基薄膜：外延硅薄膜、多晶硅薄膜、无定形硅薄膜、SiO2与Si3N4介质膜、SiGe薄膜、金属多晶硅膜 3. 微电子技术发展基本规律是什么？（重要） 摩尔定律（Moore’s Law）：芯片内的晶体管数量每18个月～20个月增加1倍――集成电路的集成度每隔三年翻两番，器件尺寸每三年增加0.7 倍，半导体技术和工业呈指数级增长。特征尺寸缩小因子，250→180→130→90→65→45→32→22→16(nm) 等比例缩小比率（Scaling down principle）：在MOS器件内部恒定电场的前提下，器件的横向尺寸、纵向尺寸、电源电压都按照相同的比例因子k缩小，从而使得电路集成度k2倍提高，速度k倍提高，功耗k2倍缩小。MOS管阻抗不变，但连线电阻和线电流密度都呈k倍增长。（阈值电压不能缩得太小，电源电压要保持长期稳定） （总结：尺寸、电源电压变为1/k，集成度变为k^2.速度变为k倍。（掺杂浓度变为k倍） Device miniaturization by “ Scaling‐down Principle” − Device geometry‐L g, W g, t ox, x j ⋅ 1/k − Power supply‐V dd ⋅1/k − Substrate doping‐N ⋅ k ®Device speed ⋅ k ® Chip density ⋅ k 2 4. 什么是ITRS ?（重要） International Technology Roadmap for Semiconductors 国际半导体技术发展蓝图 技术节点：DRAM半间距 Technology node = DRAM half pitch 5. 芯片制造的主要材料和技术是什么？（一般） Si材料：大直径和低缺陷的单晶硅生长、吸杂工艺、薄膜的外延生长、SiGe/Si异质结、SOI 介质薄膜材料和工艺：热氧化、超薄高K栅氧化薄膜生长、互连的低K介质； 高分辨率光刻：电子束掩膜版、光学光刻（电子束曝光EBL）、匹配光刻。高分辨率的抗蚀
半导体制造工艺技术
半导体制造工艺技术 近年来，随着智能化和信息化的加速推进，半导体技术逐渐成为各行各业发展的重要支撑。而半导体制造工艺技术作为半导体领域中的重要组成部分，也逐渐发挥着越来越重要的作用。 半导体制造工艺技术是指将半导体材料加工成各种晶体管、电子元件等的一系列加工过程。具体的技术过程需要先将半导体原片进行各种加工和处理，然后在其表面涂上不同的光刻胶，在光刻机中通过利用激光光源或者电子束来进行微细的图案设计和成像。随后，将图案部分进行刻蚀或注入等处理，形成半导体器件的各个部分。最终，通过不同的清洗和检测等工艺，制成成品。 随着技术的不断发展，半导体制造工艺技术也不断提高。其中，掩膜技术、微影技术、氧化和扩散技术等都得到了广泛应用。而像微流水线加工、纳米加工等也逐渐成为了前沿技术。在这些技术的支持和推动下，半导体制造工艺技术已经在过去几十年中实现了飞跃式的进步。 然而，同时也存在着一些技术问题，如色散、残留应力等。这些问题对于器件的性能和稳定性有很大影响。因此，如何解决这些问题也成为了今后半导体制造工艺技术发展的一大关键。 除了以上技术问题外，环保和成本方面的问题也在制约着半导体制造工艺技术的发展。制造过程中产生的化学废水、化学废气等对环境的影响不可忽视。解决这些环保问题将成为今后半导体制造工艺技术发展中的另一个难点。 同时，随着技术的不断进步，半导体制造工艺技术成本也在不断下降。这将进一步推动半导体工业的稳健发展。但是，这也意味着制造厂商需要降低成本、提高效率，这对制造工艺技术的研究和创新提出了更高的要求。
总的来说，半导体制造工艺技术是半导体领域中不可或缺的一个重要组成部分。随着技术和市场的不断变化，今后其发展将会面临更多挑战。但是，通过不断的技术创新和优化，相信半导体制造工艺技术能够顺利实现新的突破和发展。
半导体的基本知识
第1章半导体的基本知识 1.1 半导体及PN结 半导体器件是20世纪中期开始发展起来的，具有体积小、重量轻、使用寿命长、可靠性高、输入功率小和功率转换效率高等优点，因而在现代电子技术中得到广泛的应用。半导体器件是构成电子电路的基础。半导体器件和电阻、电容、电感等器件连接起来，可以组成各种电子电路。顾名思义，半导体器件都是由半导体材料制成的，就必须对半导体材料的特点有一定的了解。 1.1.1半导体的基本特性 在自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体三大类。通常将很容易导电、电阻率小于10* Q ?cm的物质，称为导体，例如铜、铝、银等金属材料；将很难导电、电阻率大于1010Q?cm的物质，称为绝缘体，例如塑料、橡胶、陶瓷等材料；将导电能力介于导体和绝缘体之间、电阻率在10°Q?cm-1010Q?cm 范围内的物质，称为半导体。 常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。 用半导体材料制作电子元器件，不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于其导电能力会随着温度的变化、光照或掺入杂质的多少发生显著的变化，这就是半导体不同于导体的特殊性质。 1热敏性 所谓热敏性就是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加。半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的锗从20C升高到30C时，它的电阻率几乎减小为原来的1 /2。而一般的金属导体的电阻率则变化较小，比如铜，当温度同样升高10C时，它的电阻率几乎不变。 2、光敏性 半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性叫做光敏性。一种硫化铜薄膜在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的1%自动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处其电阻率一般没有什么变化。 3、杂敏性 所谓杂敏性就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而发生很大的变化。在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会下降到原来的几万分之一。所以，利用这一特性，可以制造出不同性能、不向用途的半导体器件。而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其电阻率也几乎没有什么影响。 半导体之所以具有上述特性，根本原因在于其特殊的原子结构和导电机理。 原子由原子核和电子构成，原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，电子带负电并围绕原子核旋转。电子以不同的距离在核外分层排布，距核越远，电子的能量越高，最外层的电子被称为价电子，物质的化学性质就是由价电子的数目决定的。