半导体器件-半导体工艺介绍-薄膜淀积

半导体制造工艺NPN高频小功率晶体管制造的工艺流程为：外延片——编批——清洗——水汽氧化——一次光刻——检查——清洗——干氧氧化——硼注入——清洗——UDO淀积——清洗——硼再扩散——二次光刻——检查——单结测试——清洗——干氧氧化——磷注入——清洗——铝下CVD——清洗——发射区再扩散——三次光刻——检查——双结测试——清洗——铝蒸发——四次光刻——检查——氢气合金——正向测试——清洗——铝上CVD——检查——五次光刻——检查——氮气烘焙——检查——中测——中测检查——粘片——减薄——减薄后处理——检查——清洗——背面蒸发——贴膜——划片——检查——裂片——外观检查——综合检查——入中间库。

PNP小功率晶体管制造的工艺流程为：外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查（tox）——一次光刻——QC检查——前处理——基区CSD涂覆——CSD预淀积——后处理——QC检查（R□）——前处理——基区氧化扩散——QC检查（tox、R□）——二次光刻——QC检查——单结测试——前处理——POCl3预淀积——后处理（P液）——QC检查——前处理——发射区氧化——QC检查（tox）——前处理——发射区再扩散（R□）——前处理——铝下CVD——QC检查（tox、R□）——前处理——HCl氧化——前处理——氢气处理——三次光刻——QC检查——追扩散——双结测试——前处理——铝蒸发——QC检查（t Al）——四次光刻——QC检查——前处理——氮气合金——氮气烘焙——QC检查（ts）——五次光刻——QC检查——大片测试——中测——中测检查（——粘片——减薄——减薄后处理——检查——清洗——背面蒸发——贴膜——划片——检查——裂片——外观检查）——综合检查——入中间库。

GR平面品种（小功率三极管）工艺流程为：编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查（tox）——一次光刻——QC检查——前处理——基区干氧氧化——QC检查（tox）——一GR光刻（不腐蚀）——GR硼注入——湿法去胶——前处理——GR基区扩散——QC检查（Xj、R□）——硼注入——前处理——基区扩散与氧化——QC检查（Xj、tox、R□）——二次光刻——QC检查——单结测试——前处理——发射区干氧氧化——QC检查（tox）——磷注入——前处理——发射区氧化和再扩散——前处理——POCl3预淀积（R□）——后处理——前处理——铝下CVD——QC检查（tox）——前处理——氮气退火——三次光刻——QC检查——双结测试——前处理——铝蒸发——QC检查（t Al）——四次光刻——QC检查——前处理——氮气合金——氮气烘焙——正向测试——五次光刻——QC检查——大片测试——中测编批——中测——中测检查——入中间库。

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。

Film DepositionDeposition is the process of depositing films onto a substrate. There are three categories of these films:* POLY* CONDUCTORS* INSULATORS (DIELECTRICS)Poly refers to polycrystalline silicon which is used as a gate material, resistor material, and for capacitor plates.Conductors are usually made of Aluminum although sometimes other metals such as gold are used. Silicides also fall under this category. Insulators refers to materials such as silicon dioxide, silicon nitride, and P-glass (Phosphorous-doped silicon dioxide) which serve as insulation between conducting layers, for diffusion and implantation masks, and for passivation to protect devices from the environment.……MoF 6+SiH 4MoSiWF 6+SiH 4WSiAl, Cu, W……SiH 4+PH 3+O 2PSGSiH 2Cl 2+NH 3Si 3N 4SiH 4+O 2SiO 2SiH 2Cl 2Epi-SiSiH 4Poly-Si半导体工艺中所涉及的常用薄膜：（PSG = Phospho-Silicate Glass)There are two major classifications of deposition techniques each having its own subset of relatedtechniques:Deposition Method:Sputtering (溅射）Evaporation (蒸发）CVD技术：使用加热、等离子体或紫外线等各种能源，使气态物质经化学反应（热解或化学合成）形成固态物质淀积在衬底上的方法，叫做化学汽相淀积(Chemical Vapor Deposition)技术，简称CVD技术。

半导体制程简介半导体制程是指制造半导体器件所需的一系列工艺步骤和设备。

它是将材料转换为具有特定功能的半导体器件的过程，多数情况下是芯片制造的关键部分。

半导体制程通常分为六个主要步骤：前道工艺、IC 设计、曝光与衬底处理、薄膜沉积、刻蚀与清洗、以及后道工艺。

前道工艺是半导体制程的起始阶段。

在这个阶段，制造商会选择适合的衬底材料（通常是硅），并使用一系列的物理和化学方法准备它，以便于后续的加工。

IC 设计是将半导体器件的功能、结构和电路设计成电子文件的过程。

这些文件将被用于后续的曝光与衬底处理。

曝光与衬底处理是半导体制程的关键步骤之一。

在这个步骤中，使用光刻机将设计好的电子文件投射到光敏材料上，形成模式。

然后，通过化学方法去除暴露的材料，从而得到衬底上的所需结构。

这些步骤会多次重复，以逐渐形成多层结构。

在薄膜沉积阶段，使用化学蒸气沉积（CVD）或物理蒸镀（PVD）等方法将薄膜材料沉积到衬底上。

这些膜层将用于实现器件的不同功能，如导电层、绝缘层和隔离层等。

刻蚀与清洗是将多余的材料从衬底上去除的过程。

使用化学或物理方法，将不需要的材料刻蚀掉，并进行清洗和检查，确保器件的质量和一致性。

后道工艺是半导体制程的最后阶段。

在这个阶段中，制造商会进行结构和线路的连接，以及器件的测试和封装等。

这些步骤将半导体器件转换为实际可用的芯片。

半导体制程是一个复杂而精细的过程。

通过精确的控制和不断的优化，制造商可以获得高质量、高性能的半导体器件。

这些器件在现代技术中发挥着重要的作用，包括计算机、通信设备、消费电子产品等。

因此，半导体制程在推动科技进步和社会发展中扮演着重要的角色。

半导体制程在现代科技领域扮演着极为重要的角色。

随着信息技术的发展和人们对高性能电子设备的需求不断增长，半导体制程成为了现代社会的基石之一。

在这方面，特别值得一提的是摩尔定律。

摩尔定律是一种经验规律，它指出在相同面积上可以容纳的晶体管数量每隔大约18-24个月将翻一番，同时造价也会下降50%。

1、ILD:层间介质：充当了各层金属间以及第一层金属与硅之间的介质材料。

层间介质上有很多小的通孔，这些层间介质上的细小开口为相邻的金属层之间提供了电学通道。

2、Damascene:大马士革工艺：工艺首先要求淀积一层介质薄膜，接下来是化学机械抛光、刻印、刻蚀和钨金属淀积，最后以金属层抛光结束。

这种工艺称为大马士革。

这种工艺的最后结果是在硅片表面得到一种类似精制的镶嵌首饰或艺术品的图案。

3、Polish:抛光：通过使硅片凸出的部分减薄到凹陷部分的厚度，以实现硅片表面平坦化。

CMP是目前先进的抛光方法。

4、anneal:退火：加高温使晶格重新生长消除缺陷，原理：温度升高，硅原子剧烈运动，撤去热源，硅原子重新按能量最低原理排列。

退火作用：推进，激活杂质，修复损伤。

5、Diffusion：扩散：扩散是由粒子浓度较高的地方向着浓度较低的地方进行，从而使得粒子的分布逐渐趋于均匀；浓度的差别越大，扩散越快；温度越高，扩散也越快。

扩散需要三个步骤：预淀积，推进和激活。

6、dry oxidation:干法氧化：1、如果生长发生有干氧，化学反应方程式：Si＋O2 SiO2 氧化速度慢，氧化层干燥、致密，均匀性、重复性好，与光刻胶的粘附性好7、atmospheric pressure：APCVD常压化学气相淀积：二、APCVD工艺化学反应在常压下进行，APCVD常用于淀积二氧化硅，特别是掺杂的SiO2 ，如磷硅玻璃（PSG）。

APCVD特点：(1)、Si片水平放置，产量低，易被管壁掉渣污染，需冷壁加热；(2)、常用温度700~ 900 ℃，沉淀速率由质量转移和反应速度决定(3)、均匀性较差，易产生雾状颗粒、粉末等。

为提高均匀性，须提高稀释气体流量，同时降低淀积温度。

目前普遍采用LTCVD（常压下低温化学气相淀积）SiO2 和掺杂SiO2 膜。

8、Epitaxial layer：外延层：外延是在单晶衬底上淀积一层薄的单晶层。

常用真空薄膜淀积技术一、物理汽相淀积所谓PVD是原子直接以气态形式从淀积源运动到衬底表面从而形成固态薄膜。

它是一种近乎万能的薄膜技术，应用PVD技术可以制备化合物、金属、合金等薄膜，PVD主要可以分为蒸发淀积、溅射淀积。

蒸发淀积是将源的温度加热到高温，利用蒸发的物理现象实现源内原子或分子的运输，因而需要高的真空，蒸发淀积中应用比较广泛的热蒸发和电子束蒸发。

电子束蒸发和热蒸发主要是加热方式不同，热蒸发的特点是工艺简单、成本低，由于热蒸发的受自身的加热方式限制，很难达到很高的温度，因此不适合制备难熔金属和一些高熔点的化合物，同时因为热蒸发是通过加热坩埚来加热坩埚内的金属，而坩埚在高温下会也会存在蒸发现象，所以热蒸发的最大的缺点是淀积过程中容易引入污染。

电子束蒸发最大的优点是几乎不引入污染。

因为其加热方式是电子束直接轰击金属，同时电子束蒸发可以制备更多种类的薄膜，唯一的缺点是在淀积过程中会有X射线产生。

表1是热蒸发和电子束蒸发的比较。

溅射可以分为直流溅射、直流磁控溅射、射频溅射、溅射主要利用惰性气体的辉光放电现象产生离子，用高压加速离子轰击靶材产生加速的靶材原子从而淀积在衬底表面，溅射技术的最大优点是理论上它可以制备任何真空薄膜，同时在台阶覆盖和均匀性上要优于蒸发淀积。

表2是蒸发和溅射技术的比较。

当然，除了上文介绍的主流PVD，还有激光脉冲淀积、等离子蒸发、分子束外延等补充形式。

二、化学汽相淀积CVD一词最早出现在20世纪6O年代，所谓CVD是反应物以气态到达加热的衬底表面发生化学反应，形成固态薄膜和气态产物。

利用化学气相淀积可以制备，从金属薄膜也可以制备无机薄膜。

化学气相淀积种类很多，主要有：常压CVD （APCVD），低压CVD（LPCVD）、超低压CVD（VLPCVD）、等离子体增强型CVD （PECVD）、激光增强型CVD（LECVD），金属氧化物CVD（MOCVD），其他还有电子自旋共振CVD（ECRCVD）、汽相外延（VPE）等方法，按着淀积过程中发生化学的种类不同可以分为热解法、氧化法、还原法、水解法、混合反应等。