光刻胶的深入学习与新型光刻胶 张智楠 电科111 信电学院山东工商学院 264000 摘要：首先，本文从光刻中的光刻胶、光刻胶的分类、光刻胶的技术指标（物理特性）这几个方面对光刻工艺中的光刻胶进行了详细的深入学习；其次，介绍了当代几种应用广泛的光刻胶以及新型光刻胶；最后，对光刻胶的发展趋势进行了简单的分析。 关键词：光刻、光刻胶、紫外负型光刻胶、紫外正型光刻胶、远紫外光刻胶。 光刻(photoetching)工艺可以称得上是微电子工艺中最为关键的技术，决定着制造工艺的先进程度。光刻就是，在超净环境中，将掩膜上的几何图形转移到半导体晶体表面的敏光薄材料上的工艺过程。而此处的敏光薄材料就是指光刻胶（photoresist）。光刻胶又称光致抗蚀剂、光阻或光阻剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。 光刻胶的技术复杂，品种较多。对此探讨以下两种分类方法： 1、光刻胶根据在显影过程中曝光区域的去除或保留可分为两种——正性光刻胶（positive photoresist）和负性光刻胶（negative photoresist）。正性光刻胶之曝光部分发生光化学反应会溶于显影液，而未曝光部份不溶于显影液，仍然保留在衬底上，将与掩膜上相同的图形复制到衬底上。负性光刻胶之曝光部分因交联固化而不溶于阻显影液，而未曝光部分溶于显影液，将与掩膜上相反的图形复制到衬底上。正胶的优点是分辨率比较高，缺点是粘附性不好，阻挡性弱。与之相反，负胶的粘附性好，阻挡性强，但是分辨率不高。 2、基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。一是光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。二是光分解型，采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶。三是光交联型，采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。 光刻胶的技术指标或者说物理特性有如下几个方面：一、分辨率（resolution），区别硅片表面相邻图形特征的能力,一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。二、对比度（Contrast），指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。三、敏感度（Sensitivity），光刻胶上产生一个良
《微电子材料制备》课程论文 题目：ZnO薄膜材料制备技术及应用 专业班级：通信103班 学生姓名：X X X 成绩： 2012年12 月15 日
近几年，ZnO作为宽禁带半导体受到人们越来越多的重视。和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比，ZnO具有很多优点。本文综述了ZnO薄膜的制备的主要方法及其优缺点。并深入探讨了ZnO薄膜材料的应用及其发展前景。 关键词：ZnO薄膜；应用；微电子；
In recent years, ZnO as wide bandgap semiconductor gets more and more attention. And the most successful wide bandgap semiconductor material than GaN, ZnO has many advantages. This paper reviews the preparation of ZnO thin film of the main methods and their advantages and disadvantages. And probes into the ZnO thin film materials application and development prospect. Keywords: ZnO film; Applications; Microelectronics;
第1章绪论 1.1 课题背景 近几年．由于短波长激光二极管LD激光器的前景，人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。蓝色发光器件的研制成功，使得全色显示成为可能，而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。本文系统综述了Zn0薄膜的制备的主要方法及其优缺点。并探讨Zn0薄膜材料的应用前景。陶瓷、光学玻璃、单晶硅或其他人工晶体等无机非金属材料表面经常需要导电互连或其他表面功能化加工,如陶瓷基印制电路板、多层芯片封装、微电子和微机械器件等。这些材料,特别是先进无机材料表面的金属化已成为特别重要的工艺技术。从冶金学观点看,这些材料与其表面金属覆盖层之间的交互作用之中,延晶、扩散和键合的作用十分微弱。因而,形貌的影响显得比较突出。为了尽可能地提高基体与镀层之间的结合力,这些材料在镀前必须进行刻蚀处理,适当地增大工件表面的粗糙度和接触面积,以便获得理想的表面形貌和润湿性能。同样,在赋予基体表面催化活性的工艺流程,如表面调整、催化和解胶等工序操作时必须小心谨慎。尽管如此,结合力仍然不高。早期曾采用过物理方法沉积金属使非金属工件表面具有导电性能,然后电镀增厚作为装饰性镀层。近代也有采用气相沉积(PVD、CVD等)、离子注入、激光表面熔覆等表面改性技术作为镀前处理方法,极大地提高了金属化层的结合力。然而,这些工艺同时也受到物理场强分布不均匀、真空室容积有限、生产效率较低等制约。由于在某些情况下化学镀具有不可替代的优越性,采用物理方法与化学方法、干法与传统湿法工艺相结合的技术路线就有可能取得突破,至少可能获得长足的进步。在高技术产业已经出现了这种“向上兼容”的趋势。喷雾热解法制备ZnO薄膜的初始目标是研究开发一种透明的导电材料。近来发现它作为中间层,显著地提高了金属化层在高光洁度的无机非金属材料表面的结合力;ZnO 薄膜的光催化反应特性有可能使其成为一种创新性的全加法工艺。这一发现目前正受到国际电化学和固体电子科技界的高度重视。
第四章晶圆制造 1. CZ法提单晶的工艺流程。说明CZ法和FZ法。比较单晶硅锭CZ、MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。 1、溶硅 2、引晶 3、收颈 4、放肩 5、等径生长 6、收晶。 CZ法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化。将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒逐渐降低到熔融的硅中，籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。使其沿着籽晶晶体的方向凝固。 FZ法：即悬浮区融法。将一条长度50-100cm 的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室，加热将多晶硅棒的低端熔化，然后把籽晶溶入已经熔化的区域。熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒CZ法优点：单晶直径大，成本低，可以较好控制电阻率径向均匀性。缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶 FZ法优点：1、可重复生长，单晶纯度比CZ法高。2、无需坩埚石墨托，污染少。3、高纯度，高电阻率，低碳，低氧。缺点：直径不如CZ法，熔体与晶体界面复杂，很难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。 MCZ：改进直拉法优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀性 2.晶圆的制造步骤【填空】 1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。 2、切片 3、磨片和倒角 4、刻蚀 5、化学机械抛光 3. 列出单晶硅最常使用的两种晶向。【填空】 111.100. 4. 说明外延工艺的目的。说明外延硅淀积的工艺流程。 在单晶硅的衬底上生长一层薄的单晶层。 5. 氢离子注入键合SOI晶圆的方法 1、对晶圆A清洗并生成一定厚度的SO2层。 2、注入一定的H形成富含H的薄膜。 3、晶圆A翻转并和晶圆B键合，在热反应中晶圆A的H 脱离A和B键合 4、经过CMP和晶圆清洗就形成键合SOI晶圆 6. 列出三种外延硅的原材料，三种外延硅掺杂物【填空】 6名词解释：CZ法提拉工艺、FZ法工艺、SOI、HOT(混合晶向)、应变硅 CZ法：直拉单晶制造法。FZ法：悬浮区融法。SOI：在绝缘层衬底上异质外延硅获得的外延材料。HOT：使用选择性外延技术，可以在晶圆上实现110和100混合晶向材料。应变硅：通过向单晶硅施加应力，硅的晶格原子将会被拉长或者压缩不同与其通常原子的距离。 第五章热处理工艺
题目: 领域及技术类别： 是否公开：公开不公开 注：技术介绍（技术背景、技术现状、技术对比）、考量指标（预期效益、实现预期效益的可能性、研发内容特点与可能性、研发基础和条件）等方面进行论述，要求5000 字以内。 技术介绍（技术背景、技术现状、技术比对） 考量指标（预期效益、实现预期效益的可能性、研发内容特点与可能性、研发基础和条件）关键词：（5个） 注：最多上传3个图片，每个图片不能大于80kb。 领域及技术类别 信息技术：电子与微电子技术 通信技术 计算机科学与技术 信息安全技术 其他信息技术 生物和医药技术：功能基因与生物芯片技术 生物信息技术 纳米生物技术 工业生物技术 医药生物技术 现代医学技术 医疗器械与设备技术 化学药技术 中医与中药技术 生物资源与安全技术 生物孵化器技术 其它生物和医药技术 材料技术：金属材料技术 无机非金属材料技术 高分子与化工材料技术 复合材料技术
特种功能材料技术 纳米材料技术 光电信息功能材料技术 微电子材料技术 其它材料技术 先进制造技术：设计技术 制造工艺技术 测量技术 控制技术 集成技术 企业管理技术 制造业服务技术 其它先进制造技术 能源技术：煤炭技术 电力技术 太阳能技术 风能技术 生物质能技术 海洋能技术 地热能技术 氢能技术 核能技术 节能技术 其它能源技术 资源环境技术：矿产资源勘探开发利用技术 油气勘探开发利用技术 水资源综合开发利用技术 环境污染防治技术 环境监测及评价技术 生态系统恢复与保护技术 清洁生产与循环经济技术 其它资源环境技术 海洋技术：海洋环境监测技术 海洋资源探查技术 海洋资源开发技术 船舶与海洋工程技术 海洋环境保护技术 其它海洋技术 现代农业技术：农业生物技术 农业信息技术 农业先进装备技术 农业资源节约技术 现代食品加工技术 现代海水养殖技术
）））））））） Warning and explanation：文中所引用图片均来自于互联网和中科院半导体所官方网站。本人只是用于讲解知识所用，并未用于商业获利行为。产生任何法律纠纷均与我无关。请勿盗链文中的 图片，后果自负！ 介货就是硅 微电子制造工艺在微电子整体产业中处于中游阶段（上游是电路设计，下游是封装测试）。一个芯片的制造能否达到设计要求，与制造工艺有很大的关系，因此有必要对工艺线的流程为大家说 明讲清楚。我们手中使用的mobilephone，camera，ipad内部电路板上焊接的形状各异外形诡 异的小芯片都是如何造出来？想必大家都是有兴趣知道的。即使没有电子工程的基础，通过我的讲解也是可以，你对这个最精密自动化程度最高的行业有一个清晰的轮廓。 IC（integrate circuit）的制造分为前工序和后工序。 前工序:IC制造工程中，晶圆光刻的工艺（即所谓流片），被称为前工序，这是IC制造的最要害技术。 后工序:晶圆流片后，其切割、封装等工序被称为后工序。 我们所要了解的就是前工序的内容，打蛇打七寸，直入要害。 首先，光刻过程的操作流程为： 衬底氧化—涂胶—光刻机曝光—显影烘干—刻蚀—清洗干燥—离子注入（等离子刻蚀、金属淀积）—去胶。 其中最费钱的一步大家知道是什么吗？ 光刻机曝光。流片光刻的费用约占到总体花费的40%左右。很多研究机构或者高校做芯片设计 只是通过软件模拟一下，由此就以这些数据写论文，很少有经费可以去流片测试。况且一个可以投产的芯片并不是一次流片就能成功的，通常情况下需要四次甚至更多次数。以西电微电子学院的军用RFID为例，流片次数已过4次，电路尺寸逐步达到设计标准。军用研发经费充足，不计 成本，不过半导体产业高投入的现状可见一斑。 现在通过图片讲解对各部工序逐一讲解： ）））））））））． ））））））））
1.什么是摩尔定律？ 当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月会增加一倍，性能也将提升一倍。 2.硅单晶生长的电子级多晶的制造流程及其原理。 原理：①从硅砂中将硅还原出来，生产过程：将硅砂、焦炭、煤及木屑等原料放置于石墨电弧沉浸的加热还原炉中，并用1500~2000摄氏度高温加热，将氧化硅还原成硅。②对得到的硅进一步氧化，以达到半导体业规格的要求。 制造流程：①盐酸化：将冶金级的多晶块置于沸腾的反应器中，通入盐酸气以形成三氯化硅。 ②蒸馏：此步骤将上式低沸点所生成产物三氯化硅置于蒸馏塔中，将其他不纯物（以金属卤化状态存在）用部分蒸馏去除。③分解：将已蒸馏纯化的三氯化硅置于化学气相淀积反应炉中，与氢气还原反应而析于炉中电击伤，再将析出的固态硅积碎成块状的多晶硅。 3.硅外延，多晶硅，非晶硅，材料结构有什么不同？ 硅外延：外延硅膜是指在衬底上（一般是硅晶圆），长出的硅单晶薄膜。 多晶硅：多晶硅膜，是由许多小的硅晶粒，以不同的晶向所组成，每一个晶粒本身都是一个单晶，晶粒建的晶界含有许多堆垛、位错和缺陷。 非晶硅：非晶硅材料含有硅原子及大量孔隙和缺陷，硅原子间一半并不有序排列，只有局部的区域，含约小于几十埃的有序原子。 4.何谓各向同性和各向异性刻蚀？ 各向同性：没有方向选择性，刻蚀后将形成圆弧的轮廓，并在掩膜板下形成钻蚀。各向异性：借助具有方向性的离子撞击，造成特定方向的刻蚀，而刻蚀后形成垂直的轮廓。 5.248和193纳米波长深紫外光光刻的优缺点。 书P155~P160 6.说明传统干涉光刻的原理。 利用左右对称的光束线互相干涉时，产生周期性的明暗条纹，照射于晶圆上光刻胶，可制备大面积，周期性细线图案。 7.离子注入在CMOS是坐上的标准应用有哪些？ ①调整晶体管阈值电压②形成N极及P极阱区③晶体管的隔离 ④形成晶体管的源极和漏极⑤形成低掺杂浓度的漏极 ⑥抑制晶体管的源极和漏极之间的穿通⑦掺杂多晶硅⑧吸集杂质 8.氧化层的形成方法。 消耗硅衬底的热氧化层生长非消耗性的氧化层淀积 9.举出三种材料分析的仪器。 光学显微镜扫描式电子显微镜X—光能谱分析仪投射式电子显微镜 聚焦式离子束显微镜扫描式俄歇电子显微镜二次离子质谱仪 扩散电阻测量分析仪
第四章晶圆制造 1．CZ法提单晶的工艺流程。说明CZ法和FZ法。比较单晶硅锭CZ、MCZ和FZ三种生长方法的优缺点。 答：1、溶硅2、引晶3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。CZ法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化（需要注意的是熔硅的时间不宜过长）。将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒逐渐降低到熔融的硅中，籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。使其沿着籽晶晶体的方向凝固。籽晶晶体的旋转和熔化可以改善整个硅锭掺杂物的均匀性。 FZ法：即悬浮区融法。将一条长度50-100cm 的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室。加热将多晶硅棒的低端熔化，然后把籽晶溶入已经熔化的区域。熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒。 CZ法优点：①所生长的单晶的直径较大，成本相对较低；②通过热场调整及晶转，坩埚等工艺参数的优化，可以较好的控制电阻率径向均匀性。缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶。 FZ法优点：①可重复生长，提纯单晶，单晶纯度较CZ法高。②无需坩埚、石墨托，污染少③高纯度、高电阻率、低氧、低碳④悬浮区熔法主要用于制造分离式功率元器件所需要的晶圆。缺点：直径不如CZ法，熔体与晶体界面复杂，很难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。 MCZ：改进直拉法优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀性 2．晶圆的制造步骤【填空】 答：1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。 2、切片 3、磨片和倒角 4、刻蚀 5、化学机械抛光 3. 列出单晶硅最常使用的两种晶向。【填空】 答：111和100. 4. 说明外延工艺的目的。说明外延硅淀积的工艺流程。 答：在单晶硅的衬底上生长一层薄的单晶层。 5. 氢离子注入键合SOI晶圆的方法 答：1、对晶圆A清洗并生成一定厚度的SO2层。2、注入一定的H形成富含H的薄膜。3、晶圆A翻转并和晶圆B键合，在热反应中晶圆A的H脱离A和B键合。4、经过CMP和晶圆清洗就形成键合SOI晶圆 6. 列出三种外延硅的原材料，三种外延硅掺杂物【填空】 7、名词解释：CZ法提拉工艺、FZ法工艺、SOI、HOT(混合晶向)、应变硅 答：CZ法：直拉单晶制造法。FZ法：悬浮区融法。SOI：在绝缘层衬底上异质外延硅获得的外延材料。HOT：使用选择性外延技术，可以在晶圆上实现110和100混合晶向材料。应变硅：通过向单晶硅施加应力，硅的晶格原子将会被拉长或者压缩不同与其通常原子的距离。 第五章热处理工艺 1. 列举IC芯片制造过程中热氧化SiO2的用途？
1 微电子技术发展方向 21世纪初微电子技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流；随着IC设计与工艺水平的不断提高，系统集成芯片将成为发展的重点；并且微电子技术与其他学科的结合将会产生新的技术和新的产业增长点。 1.1 主流工艺——硅基CMOS电路 硅半导体集成电路的发展，一方面是硅晶(圆)片的尺寸愈来愈大，另一方面是光刻加工线条（特征尺寸）愈来愈细。 从硅片尺寸来看，从最初的2英寸，经过3英寸、4英寸、5英寸、6英寸发展到当今主流的8英寸。据有关统计，目前世界上有252条8英寸生产线，月产片总数高达440万片，现在还在继续建线。近几年来又在兴建12英寸生产线，硅晶片直径达12英寸（300mm），它的面积为8英寸片（200mm）的2.25倍。1999年11月下旬，由Motorola与Infineon Technologies联合开发的全球首批300mm 晶片产品面市。该产品是64M DRAM，采用的是0.25μm工艺技术，为标准的TSOP 封装。据介绍，300mm晶片较200mm晶片，每个芯片的成本降低了30%～40%。到目前，已经达到量产的12英寸生产线已有6条，它们是： （1）Semiconductor 300公司，位于德国德累斯顿，开始月产1500片，由0.25μm进到0.18μm。 （2）Infineon公司，位于德国德累斯顿，0.14μm，开始月产4000片。 （3） TSMC公司，位于我国台湾新竹， Fab12工厂生产线，由0.18μm进到0.15μm以至0.13μm，开始月产4500片。 （4）三星公司，位于韩国，Line 11生产线，0.15/0.13μm，开始月产1500片。 （5）Trecenti公司，位于日本那珂N3厂，月产能7000片，0.15/0.13μm。 （6）Intel公司的D1C厂，开始月产4000片，0.13μm。 此外，已经建厂，开始试投的也已有9条线；正在建的有4条线。 采用12英寸晶片生产的IC产品，据报道已有：韩国三星公司批量生产512M 内存（DRAM）；美国Altera公司在台湾TSMC公司加工生产可编程逻辑器件（PLD），采用0.18μm技术；美国Intel公司在2001年3月份宣布，在当年采用0.13μm 技术建12英寸生产线量产CPU。其余各线主要做存储器电路,DRAM、SRAM或Flash。 在光刻加工线条（特征尺寸）方面，如前所述，在主流0.25μm技术之后，已有0.18μm、0.15μm以至0.13μm技术连续开发出来并投入使用。
1、分立器件和集成电路的区别 分立元件：每个芯片只含有一个器件；集成电路：每个芯片含有多个元件。 2、平面工艺的特点 平面工艺是由Hoerni于1960年提出的。在这项技术中，整个半导体表面先形成一层氧化层，再借助平板印刷技术，通过刻蚀去除部分氧化层，从而形成一个窗口。 P-N结形成的方法： ①合金结方法 A、接触加热：将一个p型小球放在一个n型半导体上，加热到小球熔融。 B、冷却：p型小球以合金的形式掺入半导体底片，冷却后，小球下面形成一个再分布结晶区，这样就得到了一个 pn结。 合金结的缺点：不能准确控制pn结的位置。 ②生长结方法 半导体单晶是由掺有某种杂质（例如P型）的半导体熔液中生长出来的。 生长结的缺点：不适宜大批量生产。 扩散结的形成方式 与合金结相似点： 表面表露在高浓度相反类型的杂质源之中 与合金结区别点： 不发生相变，杂质靠固态扩散进入半导体晶体内部 扩散结的优点 扩散结结深能够精确控制。 平面工艺制作二极管的基本流程： 衬底制备——氧化——一次光刻（刻扩散窗口）——硼预沉积——硼再沉积——二次光刻（刻引线孔）——蒸铝——三次光刻（反刻铝电极）——P-N结特性测试 3、微电子工艺的特点
高技术含量设备先进、技术先进。 高精度光刻图形的最小线条尺寸在亚微米量级，制备的介质薄膜厚度也在纳米量级，而精度更在上述尺度之上。超纯指工艺材料方面，如衬底材料Si、Ge单晶纯度达11个9。 超净环境、操作者、工艺三个方面的超净，如 VLSI在100级超净室10级超净台中制作。 大批量、低成本图形转移技术使之得以实现。 高温多数关键工艺是在高温下实现，如：热氧化、扩散、退火。 4、芯片制造的四个阶段 固态器件的制造分为4个大的阶段（粗线条）： ①材料制备 ②晶体生长/晶圆准备 ③晶圆制造、芯片生成 ④封装 晶圆制备： （1）获取多晶 （2）晶体生长----制备出单晶，包含可以掺杂（元素掺杂和母金掺杂） （3）硅片制备----制备出空白硅片 硅片制备工艺流程（从晶棒到空白硅片）： 晶体准备（直径滚磨、晶体定向、导电类型检查和电阻率检查）→ 切片→研磨→化学机械抛光（CMP）→背处理→双面抛光→边缘倒角→抛光→检验→氧化或外延工艺→打包封装 芯片制造的基础工艺 增层——光刻——掺杂——热处理 5、high-k技术
微电子工艺技术-复习要点答案) 完整版( 第四章晶圆制造法。比法和FZ1．CZ法提单晶的工艺流程。说明CZ FZ三种生长方法的优 缺点。较单晶硅锭CZ、MCZ和答：
法：使用射频或电阻加热线圈，置于慢速转动的石CZ3、收颈4、放肩5、等径生长6、收晶。 1、溶硅2、引晶。将一个慢速转动的夹具的单晶硅籽晶棒）英坩埚内的高纯度电子级硅在1415度融化（需要注意的是熔硅的时间不宜过长逐渐降低到熔融的硅中，籽晶表面得就浸在熔融的硅中并开始融化，籽晶的温度略低于硅的熔点。当系统稳定后，将籽晶缓慢拉出，同时熔融的硅也被拉出。使其沿着籽晶晶体的方向凝固。籽晶晶体的旋转和熔化可以改善整个硅锭掺杂物的均匀性。的多晶硅棒垂直放在高温炉反应室。加热将多晶硅棒的低端熔化，然后50-100cm FZ法：即悬浮区融法。将一条长度把籽晶溶入已经熔化的区域。熔体将通过熔融硅的表面张力悬浮在籽晶和多晶硅棒之间，然后加热线圈缓慢升高温度将熔融硅的上方部分多晶硅棒开始熔化。此时靠近籽晶晶体一端的熔融的硅开始凝固，形成与籽晶相同的晶体结构。当加热线圈扫描整个多晶硅棒后，便将整个多晶硅棒转变成单晶硅棒。法优点：①所生长的单晶的直径较大，成本相对较低；②通过热场调整及晶转，坩埚等工艺参数的优化，可以较好CZ的控制电阻率径向均匀性。缺点：石英坩埚内壁被熔融的硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响，易引入氧、碳杂质，不易生长高电阻率单晶。③高纯度、高电阻率、低法高。②无需坩埚、石墨托，污染少 CZFZ法优点：①可重复生长，提纯单晶，单晶纯度较法，熔体与晶体界面复杂，很④悬浮区熔法主要用于制造分离式功率元器件所需要的晶圆。缺点：直径不如CZ氧、低碳难得到无位错晶体，需要高纯度多晶硅棒作为原料，成本高。优点：较少温度波动，减轻溶硅与坩埚作用，降低了缺陷密度，氧含量，提高了电阻分布的均匀MC：改进直拉法 性 2．晶圆的制造步骤【填空】 答：1、整形处理：去掉两端，检查电阻确定单晶硅达到合适的掺杂均匀度。 2、切片 3、磨片和倒角 4、刻蚀 5、化学机械抛光
本文由jschen63贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 微电子技术的发展 主要内容 微电子技术概述；微电子发展历史及特点；微电子前沿技术；微电子技术在军事中的应用。 2010-11-26 北京理工大学微电子所 2 2010-11-26 北京理工大学微电子所 3 工艺流程图 厚膜、深刻蚀、次数少多次重复 去除 刻刻蚀 牺牲层，释放结构 多 工艺 工工艺 2010-11-26 工 5 微电子技术概述 微电子技术是随着集成电路，尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和；微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向；衡量微电子技术进步的标志要在三个方面：一是缩小芯片中器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；二是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。 2010-11-26 北京理工大学微电子所 6 微电子技术的发展历史 1947年晶体管的发明；到1958年前后已研究成功以这种组件为基础的混合组件； 1962年生产出晶体管——晶体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路；由于MOS电路在高度集成和功耗方面的优点，70 年代，微电子技术进入了MOS电路时代；随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费时和昂贵。实际上如果没有计算机的辅助，较复杂的大规模集成电路的设计是不可能的。 2010-11-26 北京理工大学微电子所 7 微电子技术的发展特点 超高速：从1958年TI研制出第一个集成电路触发器算起，到2003年Intel推出的奔腾4处理器（包含5500 万个晶体管）和512Mb DRAM（包含超过5亿个晶体管），集成电路年平均增长率达到45％；辐射面广：集成电路的快速发展，极大的影响了社会的方方面面，因此微电子产业被列为支柱产业。
微 电子技术的发展 摘要：微电子技术是科技发展到一定阶段的时代产物，是对当今社会经济最具影响力的高新技术之一。本文主要对微电子技术的概念、发展及其在社会各大产业中的应用进行了浅析的探讨。 【关键词】微电子技术发展应用 微电子技术的核心技术是半导体集成电路，微电子技术的发展及应用影响我们生产生活的方方面面。对促使经济发展，人类的进步有着巨大的影响力。随着社会经济的发展，为了达到社会经济的发展对微电子技术的需求，实现社会经济在技术支持下快捷稳定发展，我们必须要不断地对微电子技术进行优化和改进，积极地探索更深层次的微电子技术知识，使微电子技术更好地服务于社会经济发展。相信微电子技术不仅是在当今，乃至未来社会发展中微电子技术必将是促使社会发展进步的主导产业。 1微电子技术的概念 微电子技术是信息化时代最具代表性的高新技术之一，它的核心技术半导体集成电路技，术由电路设计、工艺技术、检测技术、材料配置以及物理组装等购置技术体系。微电子技术基于自身集成化程度高，反应敏捷、占用空间较小等优势特点目前在有关涉及电子产业中得以广泛的应用。 2 微电子技术的发展现状 国外微电子的发展 自1965年发明第一块集成电路以来，特别是过去的十年中，全球微电子产业一直处于高速发展的时期，推动着信息产业的高速发展。集成电路产业及其产品是带动整个经济增长的重要因素。集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米μ
m)精度和可集成数百万晶体管的水平，现在已把整个电子系统集成在一个芯片上。人们认为：微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命。1965年，Intel 公司创始人之一的董事长Gorden Moore在研究存贮器芯片上晶体管增长数的时间关系时发现，每过18～24个月，芯片集成度提高一倍。这一关系被称为穆尔定律(Moores Law)，一直沿用至今。自从20 世纪50 年代后期集成电路问世以来, 就一直追求在芯片上有更多的晶体管, 能够完成更多的功能, 从一代到下一代芯片的基本价格变化却很小, 这是由于较高的集成度导致完成每项功能的价格降低。这是驱动芯片发展的最基本动力。现在还在向更小的工艺发展。技术飞速的进步, 促使人们不断探究现代半导体器件最终的物理极限。 国内微电子发展 早在1965年，我国的集成电路就开始起步，而此时世界上最著名的芯片制造商英特尔还没有成立。由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。目前，我国集成电路产业已具备了一定的发展规模，形成了从电路设计、芯片制造和电路封装三业并举，与集成电路有关的主要材料、测试设备、仪器等支持业也相继配套发展，在地域上呈现相对集中的格局，京津、苏浙沪、粤闽地区成为集成电路产业较为发达的区域。。我国集成电路设计业在过去的几年中有了长足的进步，高等院校、科研院所、企业从事集成电路设计的单位越来越多。然而国内集成电路设计企业规模，设计人员的平均数量还未达到国际同类公司的水平。随着信息时代的到来，微电子技术得以快速发展，在信息时代中扮演中重要角色，是影响时代发展的关键技术之一。从微电子技术的发展历程来看，上世纪五十年代贝尔实验室发明了晶体管，晶体管的面世标志着微电子技术的诞生。在随后的几年内经过科学家的不断努力，又发明了集成电路。集成电路的发明为后来的微型计算机的发明奠定了坚实的技术基础。直至上世纪七十年代，集成电路在微型计算机中的成功应用，标志着微电子技术的发展达到了空前的高度。随着微电子技术的进一步发展，以集成电路为核心的微电子技术经过科学家的优化和改进，较上世界刚诞生的微电子技术集成化程度足足提高了近500 万倍，另外在微电子技术产品体积方面也大大地缩小。一个微小的单独的集成片就能集成几千万个集体管。自改革开发以来，国家对微电
课程简介 课程号：11194050 课程名称：微电子工艺技术英文名称：Microelectronics Technology 周学时：3.0-0.0学分：3 预修要求：微电子学、固体物理与半导体物理、集成电路 内容简介： 了解集成电路制造工艺技术是从事集成电路设计、制造和研究人员所必须的。为此所开设的微电子工艺技术课程，是微电子技术专业的一门必修课。通过本课程的学习，使学生对半导体器件和半导体集成电路的制造工艺及原理、工艺设备及工艺流程有一个较为完整和系统的概念，並具有一定的工艺分析和设计以及解决工艺问题和提高产品质量的能力。是一门与实际联系紧密的课程。 主要内容包括：微电子加工工艺环境及衬底制备技术；扩散和离子注入两种搀杂技术的原理、杂质分布的数学描述和具体工艺条件的选取和计算；外延和氧化、PVD等薄膜生长技术的原理、工艺过程和影响质量的诸因素；光刻和刻蚀微细图形转移技术；集成电路工艺整合等问题。 选用教材或参考书： 教材：《ULSI Technology》，C.Y.Chang，Publisher: McGraw-Hill Science/Engineering/Math;ASIN: 0070630623 ;January 12, 1996，Editions: 2nd 主要参考书： 1. 《Introduction to Microelectronic Fabrication》(2nd Edition) ，Richard C. Jaeger，Prentice Hall，October 17, 2001，ISBN: 020******* 2. 《Silicon VLSI Technology:Fundemantals, Practice, and Modeling》Peter B.Griffin Publisher: Prentice Hall; ISBN: 0130850373 ; 1 edition (July 14, 2000)
Warning and explanation：文中所引用图片均来自于互联网和中科院半导体所官方网站。本人只是用于讲解知识所用，并未用于商业获利行为。产生任何法律纠纷均与我无关。请勿盗链文中的图片，后果自负！ 介货就是硅 微电子制造工艺在微电子整体产业中处于中游阶段（上游是电路设计，下游是封装测试）。一个芯片的制造能否达到设计要求，与制造工艺有很大的关系，因此有必要对工艺线的流程为大家说明讲清楚。我们手中使用的mobilephone，camera，ipad内部电路板上焊接的形状各异外形诡异的小芯片都是如何造出来？想必大家都是有兴趣知道的。即使没有电子工程的基础，通过我的讲解也是可以，你对这个最精密自动化程度最高的行业有一个清晰的轮廓。 IC（integrate circuit）的制造分为前工序和后工序。 前工序:IC制造工程中，晶圆光刻的工艺（即所谓流片），被称为前工序，这是IC制造的最要害技术。 后工序:晶圆流片后，其切割、封装等工序被称为后工序。 我们所要了解的就是前工序的内容，打蛇打七寸，直入要害。 首先，光刻过程的操作流程为： 衬底氧化—涂胶—光刻机曝光—显影烘干—刻蚀—清洗干燥—离子注入（等离子刻蚀、金属淀积）—去胶。 其中最费钱的一步大家知道是什么吗？ 光刻机曝光。流片光刻的费用约占到总体花费的40%左右。很多研究机构或者高校做芯片设计只是通过软件模拟一下，由此就以这些数据写论文，很少有经费可以去流片测试。况且一个可以投产的芯片并不是一次流片就能成功的，通常情况下需要四次甚至更多次数。以西电微电子学院的军用RFID为例，流片次数已过4次，电路尺寸逐步达到设计标准。军用研发经费充足，不计成本，不过半导体产业高投入的现状可见一斑。 现在通过图片讲解对各部工序逐一讲解：
微电子封装材料作为电子元器件的一个重要组成部分，为电子元器件性能的提高和正常工作提供扎实的基础。而电子元器件是信息产业的重要基础，尤以微电子为核心技术，其中封装、设计及圆片制造已成为微电子技术的三个有机组成部分。在半导体微波功率器件的封装中，W/Cu、Al/SiC等电子封装材料具有优良的热导率和可调节的热膨胀系数（CTE），目前是国内外大功率电子元器件首选的封装材料，并能与Beo、Al203陶瓷相匹配，广泛用于微波、通信、射频、航空航天、电力电子、大功率半导体激光器、医疗等行业。高密度封装已成为电子技术的发展方向，随着硅芯片等元件集成度的提高，单位面积上的功率负荷越来越大，热导率和热膨胀系数（CTE）匹配等方面的考虑也就越来越重要。W/Cu、Al/SiC材料不仅热导率高，而且热膨胀系数与硅等半导体材料匹配的很好，加上优异的耐高温性能、良好的可加工性能、适中的密度和绝佳的气密性，应用范围十分的广泛。 江苏鼎启科技有限公司生产的钨铜/钼铜热沉封装微电子材料是一种钨和铜的复合材料，它既具有钨的低膨胀特性，又具有铜的高导热特性，尤其可贵的是，其热膨胀系数和导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计（用专业术语说，其性能是可剪裁的），因而给该材料的应用带来了极大的方便。我公司生产的钨铜热沉封装微电子材料可以与如下材料形成良好的热膨胀匹配: (1) 陶瓷材料:Al2O3(A-90、A-95、A-99) 、BeO(B-95、B-99) 、AlN等； (2) 半导体材料: Si、GaAs、SiGe、SiC、InGaP、InGaAs、InAlGaAs、AlGaInP、和AlGaAs等； (3) 金属材料:可伐合金(4J29) 、42合金等。 以下简单介绍我公司钼铜（MoCu）热沉封装微电子材料的特点及其性能： 与钨铜（WuCu）材质相近，定制不同的钼铜（MoCu）热膨胀系数可以也可以通过调整钼的成分比例而得到，因为钼铜（MoCu）比钨铜（WuCu）要轻的多，所以一般适用于航天航空的应用。 1、钼铜（MoCu）热沉封装微电子材料产品特色： ◇未加Fe、Co等烧结活化元素，得以保持高的导热性能 ◇可提供半成品或表面镀Ni/Au的成品 ◇优异的气密性 ◇良好的尺寸控制、表面光洁度和平整度 ◇售前\售中\售后全过程技术服务 2、钼铜（MoCu）热沉封装微电子材料技术参数：
什么叫扩散电容什么叫势垒电容二者有何区别试论BJT为什么具有对微弱电信号的放大能 这种由于扩散区的电荷数量随外加电压的变化力？怎样提高BJT的电流放大系数？ 所产生的电容效应，称为PN结的扩散电容。基极电流的微小变化就可以引起集电极电流很大PN结的空间电荷区对两边的多数载流子都形成的变化，这也就是BJT具有对微弱电信号的放大势垒，这样就形成了电容效应，称为势垒电容。能力的原因所在。为了提高BJT的电流放大系数区别：扩散电容和势垒电容是同时存在的。PN 可以采取以下措施：①减小基区宽度②提高注入结正偏时，扩散电容大于势垒电容；PN结反偏比；③提高少子的扩散长度④提高基区杂质浓度时，扩散电容小于势垒电容梯度，即提高 。 什么是阈值电压,影响阈值电压的因素有哪些？试述M伏安特性的分段模型影响直流特性的对于增强型MODFET而言，阈值电压就是使栅因素有哪些？ 氧化层下面的半导体表面刚刚出现强反型时，见图中的AB段，这一部分称为特性曲线的可栅极相对于衬底所加的电压，而对于耗尽型变电阻区 MOSFET，阈值电压就是使栅氧化层下面的导电见图中的BC段。这一部分称为特性曲线的饱 沟道刚刚出现夹断所对应的栅极电压。阈值电压和区。 的大小主要由栅氧化层下面的半导体表面的掺杂影响直流特性的因素有栅源电压、漏源电压，浓度、氧化层中的电荷、金属-半导体功函数差以从器件固有参数来看有阈值电压、沟道长度、及半导体的表面状况有关。沟道宽度、衬底掺杂浓度、载流子迁移率、氧化 层厚度、氧化层介电常数及栅区的有效面积。 导致漏源击穿的机制有哪几种？各有何特点？什么是MOSFET的跨导？怎样提高跨导？答：漏源击穿的机制主要有下面几种：沟道雪跨导分为栅跨导和衬底跨导。栅跨导是指在漏源崩击穿，寄生NPN击穿，漏源穿通等。沟道雪电压、衬源电压不变的情况下漏源电流随栅源电崩击穿的特点是漏、衬PN结上所加的电压上升压的变化率,衬底跨导是指在漏源电压、栅源电压到一定程度，发生雪崩时所导致的击穿；寄生不变的情况下漏源电流随衬源电压的变化率。因NPN击穿是指NMOSFET的源、衬、漏三个区为一般使用情况下，衬、源是短路的，所以通常 在沟道长度足够短时形成寄生NPN晶体管，该所说的跨导就是指栅跨导。 晶体管满足导通条件时就会引起漏源击穿；漏要提高跨导就得减小沟道长度，增加沟道宽度，源穿通是指漏端PN结在高反压下空间电荷区选择迁移率高的材料，增加栅区的有效面积，减展宽，使得漏源之间的中性区消失时，源端PN 小氧化层厚度等等。 结注入的载流子可以直接被漏端PN结反向电场 抽取，形成强大的电流所导致的击穿。
《微电子制造工艺》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：微电子制造工艺 所属专业：微电子科学与工程 课程性质：专业必修课 学分： 4 （二）课程简介、目标与任务； 本课程作为微电子科学与工程专业的专业必修课，是半导体制造工艺的基础。主要介绍半导体制造相关的全部基础技术信息，以及制造厂中的每一道制造工艺，包括硅片氧化，淀积，金属化，光刻，刻蚀，离子注入和化学机械平坦化等内容。 该课程的目的使学生了解产业变化历史中的所有工艺和设备，以及每道具体工艺的技术发展的现状及发展趋势。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 上本课程之前或者同时应了解半导体物理的相关知识，以便为本课程打下基础；同时本课程又是集成电路分析与设计，以及微电子制造工艺专业实验及实习的基础。 （四）教材与主要参考书。 本课程所使用的教材是《半导体制造技术》，Michael Quirk, Julian Serda著，韩郑生等译，电子工业出版社。 主要参考书： 《半导体器件物理与工艺》施敏苏州大学出版社 《硅集成电路工艺基础》陈力俊复旦大学出版社 《芯片制造－半导体工艺制程实用教程》电子工业出版社 《集成电路制造技术-原理与实践》电子工业出版社 《超大规模集成电路技术基础》电子工业出版社 《半导体器件基础》电子工业出版社 《硅集成电路工艺基础》北京大学出版社 二、课程内容与安排 第一章半导体产业介绍（3学时） 第二章半导体材料特性（3学时）
第三章器件技术（3学时） 第四章硅和硅片制备（5学时） 第五章半导体制造中的化学品（3学时） 第六章硅片制造中的玷污控制（3学时） 第七章测量学和缺陷检查（3学时） 第八章工艺腔内的气体控制（3学时） 第九章集成电路制造工艺概况（5学时） 第十章氧化（6学时） 第十一章淀积（5学时） 第十二章金属化（5学时） 第十三章光刻：气相成底膜到软烘（4学时） 第十四章光刻：对准和曝光（4学时） 第十五章光刻：光刻胶显影和先进的光科技术（4学时） 第十六章刻蚀（5学时） 第十七章离子注入（4学时） 第十八章化学机械平坦化（4学时） （一）教学方法与学时分配 采用多媒体课件与板书相结合的课堂教学方法，基于学生便于理解接受的原 则，对不同讲授内容给予不同方式的侧重。学时分配详见课程内容与安排。 （二）内容及基本要求 主要内容：本章属于引言章节，主要介绍半导体产业的历史，现状及发展趋势。要求掌握和了解集成电路制造以及半导体发展的趋势。 【重点掌握】：硅和硅片制备，氧化，淀积，光刻技术 【掌握】：芯片制备过程中的清洗，金属化，刻蚀，离子注入，化学机械平坦化 【了解】：器件技术，半导体制造中的化学品及玷污 【一般了解】：测量学和缺陷检查，工艺腔内的气体控制 【难点】：光刻过程及离子注入 （重点掌握、掌握、了解、一般了解四个层次可根据教学内容和对学生的具体要求适当减少，但不得少于两个层次） 制定人：陶春兰 审定人： 批准人： 日期：
微电子工艺引论 硅片、芯片的概念 硅片：制造电子器件的基本半导体材料硅的圆形单晶薄片 芯片：由硅片生产的半导体产品 *什么是微电子工艺技术？微电子工艺技术主要包括哪些技术？ 微电子工艺技术：在半导体材料芯片上采用微米级加工工艺制造微小型化电子元器件和微型化电路技术 主要包括：超精细加工技术、薄膜生长和控制技术、高密度组装技术、过程检测和过程控制技术等 集成电路制造涉及的五个大的制造阶段的内容 硅片制备：将硅从沙中提炼并纯化、经过特殊工艺产生适当直径的硅锭、将硅锭切割成用于制造芯片的薄硅片 芯片制造：硅片经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂步骤，一整套集成电路永久刻蚀在硅片上 芯片测试/拣选：对单个芯片进行探测和电学测试，挑选出可接受和不可接受的芯片、为有缺陷的芯片做标记、通过测试的芯片将继续进行以后的步骤 装配与封装：对硅片背面进行研磨以减少衬底的厚度、将一片厚的塑料膜贴在硅片背面、在正面沿着划片线用带金刚石尖的锯刃将硅片上的芯片分开、在装配厂，好的芯片被压焊或抽空形成装配包、将芯片密封在塑料或陶瓷壳内 终测：为确保芯片的功能，对每一个被封装的集成电路进行电学和环境特性参数的测试IC工艺前工序、IC工艺后工序、以及IC工艺辅助工序 IC工艺前工序：（1）薄膜制备技术：主要包括外延、氧化、化学气相淀积、物理气相淀积(如溅射、蒸发) 等 （2）掺杂技术：主要包括扩散和离子注入等技术 （3）图形转换技术：主要包括光刻、刻蚀等技术 IC工艺后工序：划片、封装、测试、老化、筛选 IC工艺辅助工序：超净厂房技术 超纯水、高纯气体制备技术 光刻掩膜版制备技术 材料准备技术 微芯片技术发展的主要趋势 提高芯片性能（速度、功耗）、提高芯片可靠性（低失效）、降低芯片成本（减小特征尺寸，增加硅片面积，制造规模） 什么是关键尺寸（CD）？ 芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，特别是硅片上的最小特征尺寸，也称为关键尺寸或CD (2)半导体材料 本征半导体和非本征半导体的区别是什么？ 本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体，其纯度在99.999999%（8~10个9） 为何硅被选为最主要的半导体材料？ a) 硅的丰裕度——制造成本低 b) 熔点高(1412 OC)——更宽的工艺限度和工作温度范围