第七章_半导体工艺
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1.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。
破坏性量测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,得到有无氧化层之高度差,即其厚度。
半导体工程工艺半导体工程工艺是指将半导体材料加工成器件的一系列工艺步骤。
半导体器件是现代电子技术的基础,从计算机芯片到手机、电视等各种电子产品,都离不开半导体器件。
而半导体工程工艺则是实现这些器件制造的关键。
半导体工程工艺包括多个步骤,其中最基本的是晶圆加工。
晶圆是半导体材料的基板,一般采用硅材料。
晶圆加工过程中,首先需要将硅材料进行精炼和晶化,得到高纯度的单晶硅圆片。
然后,通过化学气相沉积或物理气相沉积等技术,在硅圆片上沉积上一层薄膜,用于制造各种器件。
接着,使用光刻技术,在薄膜上涂覆光刻胶,并通过光刻机进行曝光、显影等步骤,形成器件的图案。
然后,通过干法或湿法等方式进行腐蚀或沉积,将图案转移到薄膜上。
最后,进行清洗、检测、封装等步骤,制造成最终的半导体器件。
半导体工程工艺的核心是光刻技术。
光刻技术是利用光刻胶对光进行感光,通过光刻胶的显影和腐蚀,将图案转移到薄膜上。
光刻技术的发展对半导体工程工艺起到了决定性的作用。
随着半导体器件不断微缩,光刻技术也在不断进步,从传统的紫外光刻向深紫外光刻转变,使得器件的特征尺寸可以达到纳米级别。
除了光刻技术,半导体工程工艺还包括多种其他技术,如化学气相沉积、物理气相沉积、化学机械抛光等。
这些技术的发展和应用,使得半导体器件的制造工艺越来越复杂和精细。
同时,半导体工程工艺也需要不断改进和创新,以应对新材料、新工艺和新器件的挑战。
半导体工程工艺的发展离不开工艺工程师的努力。
工艺工程师需要对器件的制造工艺有深入的了解,熟悉各种工艺步骤和设备的原理和操作方法。
他们需要不断优化工艺参数,提高器件的性能和产量。
同时,工艺工程师还需要与材料工程师、设备工程师等密切合作,共同解决制造过程中的问题,推动半导体工程工艺的发展。
半导体工程工艺是现代电子技术的基石,是实现半导体器件制造的关键。
随着半导体器件的不断发展和进步,半导体工程工艺也在不断演进和创新。
通过不断提高工艺技术和工艺工程师的专业水平,我们可以更好地制造出性能更优越的半导体器件,推动电子科技的发展。