半导体制造工艺流程(PPT97页)

外延层淀积
1.VPE〔Vaporous phase epitaxy> 气相外延生长硅
SiCl4+H2→Si+HCl 2.氧化
Tepi>Xjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox SiO2
N-epi
N+-BL
N+-BL
P-SUB
第二次光刻—P+隔离扩散孔
• 在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离.
• 2.阱区注入及推进,形成阱区
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
• 3.去除SiO2,长薄氧,长Si3N4
Si3N4
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
• 4.光II---有源区光刻
Si3N4
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
Wafer Fab、 • 晶圆针测制程〔Wafer Probe； • 後段〔Back End • 构装〔Packaging、 • 测试制程〔Initial Test and Final Test
一、晶圆处理制程
• 晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与 电子元件〔如电晶体、电容体、逻辑闸等,为上述各 制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程 ,以 微处理器〔Microprocessor为例,其所需处理步骤可 达数百道,而其所需加工机台先进且昂贵,动辄数千 万一台,其所需制造环境为为一温度、湿度与 含尘 〔Particle均需控制的无尘室〔Clean-Room,虽然详 细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关； 不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适 当的清洗 〔Cleaning之後,接著进行氧化〔Oxidation及沈积, 最後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤,以完成 晶圆上电路的加工与制作.

详细描述
产品测试是质量控制的重要环节之一。通过全面检测产品的性能和可靠性，可以 及时发现和解决潜在问题，提高产品的质量和可靠性。同时，还需要对测试数据 进行深入分析，持续改进生产工艺和流程，提高产品的性能和可靠性。
05 未来发展趋势与挑战
技术创新与进步
纳米技术
人工智能与机器学习
随着纳米技术的不断发展，半导体元 件的尺寸将进一步缩小，提高集成度 和性能。
国际合作与标准制定
积极参与国际环保组织和标准制定机构，推动行业环保标准的制定 和实施。
市场变化与竞争格局
市场需求多样化
随着5G、物联网、人工智能等技 术的普及，半导体元件的市场需
求将呈现多样化趋势。
产业转移
随着全球产业布局的调整，半导体 产业的生产基地可能会向新兴市场 转移，带来新的发展机遇和挑战。
半导体元件的发展历程
总结词
半导体元件的发展历程经历了晶体管的发明、集成电路的出现、微电子技术的进步等重要阶段。
详细描述
晶体管的发明是半导体技术发展的里程碑，随后集成电路的出现将多个晶体管集成在一个芯片上，大 大推动了半导体技术的发展。随着微电子技术的进步，半导体元件的尺寸不断缩小，性能不断提高， 为现代电子工业的发展奠定了基础。
退火技术
总结词
通过退火技术使注入的离子在硅片内部扩散和激活， 以实现掺杂效果。
详细描述
退火技术是半导体制造中的重要步骤，它通过加热使注 入的离子在硅片内部扩散和激活，实现掺杂效果。退火 过程中需要控制温度和时间，以确保掺杂效果符合设计 要求，并保持硅片的完整性。
04 生产过程中的质量控制
原材料的质量控制
详细描述
在清洗过程中，使用特定的化学试剂和工艺去除硅片上的微粒、有机物和其他污 染物。切割则通常使用激光或机械方法将大块硅片切割成更小的片，以便于后续 的加工和制造。

– 例如：硅、硅化 物、金属导线等 等。
– 另外，在去除光 阻止后，通常还 需要有一步清洗， 以保证晶园表面 的洁净度。
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2.7 金属蚀刻
• Metal Etch
– 金属蚀刻用于制作芯片中的金属导线。 – 导线的形状由Photo制作出来。 – 这部分工作也使用等离子体完成。
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2.8 薄膜生长
– Develop & Bake
• 曝光完毕之后，晶园送回Track进行显影，洗掉被曝 过光的光阻。
• 然后再进行烘烤，使没有被洗掉的光阻变得比较坚硬 而不至于在下一步蚀刻的时候被破坏掉。
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2.4 酸蚀刻
• Acid Etch
– 将没有被光阻覆盖的薄膜腐蚀掉，是酸蚀刻的 主要任务。
– 蚀刻完毕之后，再将光阻洗去。
• 一般而言通常使用 正光阻。只有少数 层次采用负光阻。
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• 曝光
– Exposure
• 曝光动作的目的是将光罩上的图形传送到晶园上。 • 0.13um，0.18um就是这样做出来的。 • 曝光所采用的机台有两种：Stepper和Scanner。
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• 左图是当今 市场占有率 最高的ASML 曝光机。
半导体制程简介
——芯片是如何制作出来的
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1
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
• 芯片制作 – Chip Creation
• 后封装 – Chip Packaging
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2
第1部分 晶园制作
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3
1.1 多晶生成
• Poly Silicon Creation 1
– 目前半导体制程所使用的主要原料就是晶园 (Wafer)，它的主要成分为硅(Si)。

50 mils (1.
HF(49%):HNO3(65%):CH3COOH(100%)=2:15:5 第六次光刻—金属化内连线：反刻铝
SiO2
光Ⅴ---多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻
I2L（饱和型） 50 mils (1.
PPຫໍສະໝຸດ Small Outline, Large (2)「低壓化學气相沈積（LPCVD）」； 2黏晶（Die Bond）
第五次光刻—引线接触孔
•
SiO2
P P+
N+-BL
P N-epi P+ N-epi
N+ P+
N+-BL
P-SUB
去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗
第六次光刻—金属化内连线：反刻铝
•
AL
P
P
P+
N-epiP+N-epi
N+ P+SiO2
N+-BL
晶圆处理制程（Wafer Fabrication； 简称 Wafer Fab）
典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程
衬底制备 一次氧化 隐埋层光刻 隐埋层扩散
外延淀积
基区光刻
再氧化
隔离扩散
隔离光刻
基区扩散 再分布及氧化 发射区光刻 背面掺金
热氧化 发射区扩散
铝合金
反刻铝
铝淀积
接触孔光刻 再分布及氧化
N+-BL
P-SUB
去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—蒸铝
CMOS工艺集成电路
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例