半导体制造流程详解
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半导体制造流程详解第一步是晶圆制备。
晶圆是制造半导体的基础,通常由硅材料制成。
首先,硅材料被高温炉熔化,然后把熔化的硅材料倒入实心棒中,形成硅棒。
接下来,硅棒会通过拉拔机拉出薄而均匀的圆片,称为晶圆。
晶圆的表面要经过精细的抛光和清洗处理,以确保其质量和平整度。
第二步是前处理。
这一步骤通常包括晶圆清洗、去除表面杂质和形成氧化硅层等。
晶圆首先会在清洁室中进行化学清洗,以去除表面的污垢和杂质。
然后,在化学反应室中,对晶圆表面进行氧化处理,形成氧化硅层。
这一层氧化硅层对于后续制造步骤的实施非常重要,可以提供隔离绝缘和保护晶圆表面的功能。
第三步是光罩和光刻。
光罩是制造半导体中的模板,用来定义芯片的结构和电路。
光刻是将光罩上的图案通过光照技术转移到晶圆表面的过程。
首先,把光罩放在光刻机上,然后在光刻机中利用紫外光或电子束照射晶圆,将光罩上的图案转移到晶圆表面。
这一步骤重复进行多次,每次进行不同的光刻层,最终形成复杂的电路图案。
第四步是沉积。
这一步骤涉及在晶圆表面沉积各种材料,如金属、氧化物和陶瓷等。
其中最常见的沉积技术有化学气相沉积和物理气相沉积。
这些沉积技术可以通过控制温度、压力和气体化学反应来获得所需的物质和质量。
第五步是刻蚀。
这一步骤用来去除不需要的材料,以形成所需的电路和结构。
刻蚀过程可以通过化学刻蚀或物理刻蚀实现。
化学刻蚀使用化学反应,物理刻蚀则使用离子束、氩气或等离子体等物理力量。
刻蚀完成后,晶圆表面上的图案和层次结构就会显现出来。
第六步是清洗和检验。
在制造过程的各个阶段,晶圆表面会沾上各种杂质和残留物。
因此,在完成制造步骤后,晶圆需要经过多次的清洗和检验。
清洗过程会使用酸、碱和溶剂等化学物质,以去除残留物和杂质。
晶圆还要通过光学显微镜和电子显微镜等设备进行质量和结构的检验。
最后一步是封装和测试。
制造完成的芯片需要进行封装,即将芯片连接到适当的封装材料中,并进行密封防护。
然后将封装的芯片连接到电路板上,形成最终的半导体产品。
半导体的生产工艺流程1.晶圆制备:晶圆制备是半导体生产的第一步,通常从硅片开始。
首先,取一块纯度高达99.9999%的单晶硅,然后经过脱氧、精炼、单晶生长和棒状晶圆切割等步骤,制备出硅片。
这些步骤的目的是获得高纯度、无杂质的单晶硅片。
2.晶圆加工:晶圆加工是将硅片加工成具有特定电子器件的过程。
首先,通过化学机械抛光(CMP)去除硅片上的表面缺陷。
然后,利用光刻技术将特定图案投射到硅片上,并使用光刻胶保护未被刻蚀的区域。
接下来,使用等离子刻蚀技术去除未被保护的硅片区域。
这些步骤的目的是在硅片上形成特定的电子器件结构。
3.器件制造:器件制造是将晶圆上的电子器件形成完整的制造流程。
首先,通过高温扩散或离子注入方法向硅片中掺杂特定的杂质,以形成PN结。
然后,使用化学气相沉积技术在硅片表面沉积氧化层,形成绝缘层。
接下来,使用物理气相沉积技术沉积金属薄膜,形成电压、电流等电子元件。
这些步骤的目的是在硅片上形成具有特定功能的电子器件。
4.封装测试:封装测试是将器件封装成实际可使用的电子产品。
首先,将器件倒装到封装盒中,并连接到封装基板上。
然后,通过线缆或焊接技术将封装基板连接到主板或其他电路板上。
接下来,进行电极焊接、塑料封装封装,形成具有特定外形尺寸和保护功能的半导体芯片。
最后,对封装好的半导体芯片进行功能性测试和质量检查,以确保其性能和可靠性。
总结起来,半导体的生产工艺流程包括晶圆制备、晶圆加工、器件制造和封装测试几个主要步骤。
这些步骤的有机组合使得我们能够生产出高性能、高效能的半导体器件,广泛应用于电子产品和信息技术领域。
半导体流程介绍1.接收硅晶圆:半导体制造的第一步是从硅晶圆制造厂接收晶圆。
晶圆是由纯度极高的硅材料制成,通常为直径8英寸或12英寸。
晶圆表面经过抛光,形成平整的平面。
2.清洗和清除外层杂质:接收到晶圆后,首先需要进行清洗和清除外层杂质的步骤。
这是为了确保晶圆的表面干净,并移除表面的有机和无机杂质。
3.表面氧化:在表面清洁完毕后,需要通过表面氧化来生成氧化硅层。
这个步骤是为了形成介电层,保护晶圆的表面,同时也为后续工序提供基础。
4.晶圆层堆叠:在形成氧化硅层后,需要进行晶圆层堆叠的步骤。
这个步骤涉及将不同的材料沉积在晶圆上,以形成所需的结构和电路。
5.光刻:光刻是半导体制造中的核心步骤之一、在这个步骤中,使用掩膜和光刻胶在晶圆表面定义出要制造的电路图形。
6.刻蚀:在光刻完成后,需要对晶圆表面进行刻蚀,以去除未被光刻胶所保护的部分。
这个步骤是为了形成电路的结构和图案。
8.步进:步进是半导体制造中的重要步骤之一、在这个步骤中,通过将晶圆逐步移动到不同位置,并重复相同的制造步骤,可以在晶圆上制造多个相同的芯片。
9.清洗和检查:在完成所有制造步骤后,需要对晶圆进行清洗和检查,以确保芯片质量和性能。
这个过程通常包括清洗和红外检查。
10.切割和分离:最后一步是将晶圆切割成单个的芯片。
这个步骤涉及使用钻石刀将晶圆切割成正确大小的芯片,并将这些芯片分离出来。
以上是半导体制造流程的主要步骤。
半导体制造的过程非常复杂,需要严格的控制和高度精确的操作。
不同种类的半导体芯片可能会有一些差异,但总的流程大致相同。
请简述半导体器件工艺的十大流程半导体器件工艺是制造半导体器件的工艺流程,是半导体工程领域的重要组成部分。
半导体器件工艺流程包括十大流程,分别是晶圆生长、晶圆切割、清洁和清洗、化学氧化、物理氧化、光刻、蚀刻、沉积、离子注入和退火。
下面将详细介绍这十大流程。
首先是晶圆生长。
晶圆生长是制备半导体材料的第一步,也是半导体器件制造的基础。
它是利用化学气相沉积技术在单晶衬底上生长出高质量的半导体材料晶体。
晶圆生长的材料通常是硅、砷化镓等半导体材料。
其次是晶圆切割。
晶圆切割是将生长好的半导体晶体切割成一定大小的薄片,这些薄片被称为晶片。
晶圆切割的精度和质量直接影响到后续工艺的成功与否。
接着是清洁和清洗。
这一步是为了去除晶片表面的杂质和污染物,保证后续工艺的顺利进行。
清洁和清洗通常采用多种化学试剂和超声波清洗等方法。
然后是化学氧化和物理氧化。
化学氧化和物理氧化是为了在晶片表面形成一层氧化物膜,以保护晶片表面并提供绝缘层,以便后续形成电路结构。
接下来是光刻。
光刻是一种非常重要的半导体器件制造工艺,它通过选择性照射光源和光刻胶的方式,在晶片表面形成所需的图案。
这是制造半导体器件电路结构的关键步骤。
然后是蚀刻。
蚀刻是利用化学或物理方法去除光刻胶未被照射的部分,从而形成所需的图案。
蚀刻的精度和准确度对电路的性能和稳定性有着很大的影响。
接着是沉积。
沉积是将金属、氧化物等材料以化学气相沉积或物理气相沉积的方式沉积在晶片表面,形成电路结构所需的电极、导线和绝缘层等材料。
然后是离子注入。
离子注入是将掺杂剂以离子束的方式注入晶片内部,改变晶片的电学性能,以形成所需的电子器件。
最后是退火。
退火是通过加热晶片,以改变晶体结构和去除注入后的损伤,提高器件的性能和稳定性。
以上就是半导体器件工艺的十大流程。
这些流程相互关联,缺一不可,任何一步出现问题都会影响整个器件的性能和稳定性。
因此,在实际生产中,需要严格控制每一个环节,不断优化工艺流程,不断提高制造技术水平,以满足市场需求和技术发展的要求。
半导体制造主要流程
半导体制造是一项复杂而精密的工艺,涉及多个步骤和技术。
下面我们将介绍半导体制造的主要流程。
1. 材料准备。
半导体的制造通常使用硅作为基础材料。
在这一阶段,硅晶圆被准备并清洁,以确保表面没有杂质和缺陷。
2. 晶圆生长。
在这一步骤中,硅晶圆被放入炉中,通过化学气相沉积(CVD)或其他方法,将薄层材料沉积在晶圆表面,形成所需的结构。
3. 光刻。
光刻技术用于在晶圆表面上定义所需的图案。
首先,一层光刻胶被涂覆在晶圆表面上,然后使用紫外光照射透过光刻掩膜,将图案转移到光刻胶上。
4. 蚀刻。
在这一步骤中,通过化学或物理方法,将未被光刻胶保护的部分材料蚀刻掉,从而形成所需的结构。
5. 清洗和检验。
在制造过程的各个阶段,晶圆需要经过多次清洗和检验,以确保表面的纯净度和结构的准确性。
6. 接触金属化。
在半导体器件中,通常需要在特定位置上加上金属接触,以连接电路。
这一步骤涉及将金属沉积在晶圆表面,并使用光刻和蚀刻技术定义金属接触的位置。
7. 封装和测试。
最后,制造完成的晶圆被切割成单个芯片,然后封装在芯片载体中,并连接至外部引脚。
接下来进行测试,以确保半导体器件的功能和性能符合要求。
总的来说,半导体制造的主要流程包括材料准备、晶圆生长、
光刻、蚀刻、清洗和检验、接触金属化、封装和测试等多个步骤。
这些步骤需要高度精密的设备和技术,以确保半导体器件的质量和
性能。
随着科技的不断进步,半导体制造技术也在不断创新和发展,以满足不断增长的需求和挑战。
半导体制造流程及生产工艺流程1.原料准备:半导体制造的原料主要是硅(Si),通过提取和纯化的方式获得高纯度的硅单晶。
2. 晶圆制备:将高纯度的硅原料通过Czochralski或者Float Zone方法,使其形成大型硅单晶圆(晶圆直径一般为200mm或300mm)。
3.表面处理:进行化学机械抛光(CMP)和去杂质处理,以去除晶圆表面的污染物和粗糙度。
4.晶圆清洗:使用化学溶液进行清洗,以去除晶圆表面的有机和无机污染物。
5.硅片扩散:通过高温反应,将所需的杂质(如磷或硼)掺杂到硅片中,以改变其电子性质。
6.光刻:在硅片上涂覆光刻胶,并使用掩模板上的图案进行曝光。
然后将光刻胶显影,形成图案。
7.蚀刻:使用化学溶液进行蚀刻,以去除未被光刻胶所保护的区域,暴露出下面的硅片。
8.金属蒸镀:在硅片表面沉积金属层,用于连接电路的不同部分。
9.氧化和陶瓷:在硅片表面形成氧化层,用于隔离不同的电路元件。
10.电极制备:在硅片上形成金属电极,用于与其他电路元件连接。
11.测试和封装:将晶圆切割成单个芯片,然后对其进行测试和封装,以确保其性能符合要求。
以上是半导体制造的主要步骤,不同的半导体产品可能还涉及到其他特定的工艺流程。
此外,半导体制造过程还需要严格的质量控制和环境控制,以确保产品的可靠性和性能。
不同的半导体生产流程会有所不同,但大致上都包含以下几个关键的工艺流程:1. 前端制程(Front-end Process):包括晶圆清洗、来料检测、扩散、光刻、蚀刻、沉积等步骤。
这些步骤主要用于在硅片上形成电子元件的结构。
2. 中端制程(Middle-end Process):包括溅射、化学机械抛光、化学物理蚀刻、金属蒸镀等步骤。
这些步骤主要用于在晶圆上形成连接电子元件的金属线路。
3. 后端制程(Back-end Process):包括划片、电极制备、测试、封装等步骤。
这些步骤主要用于将芯片进行切割、封装,以及测试芯片的性能。
半导体制造工艺流程大全1.半导体材料准备:制造过程的第一步是准备半导体材料。
常用的半导体材料包括硅、砷化镓和磷化镓等。
这些材料需要通过晶体生长技术来制备出高纯度的单晶硅片或外延片。
2.掩膜制备:接下来,需要在半导体材料上制备一层掩膜。
掩膜是一种特殊的光刻胶,能够帮助定义出待制造的电子器件结构。
通过光刻技术,在掩膜上曝光并使用化学溶解剂去除暴露区域的光刻胶,从而形成所需的图案。
3.制造掩模:根据所需的器件结构,需要制造掩模。
掩模通常由透明的石英板和掩模背面涂上的金属膜组成。
使用电子束或激光刻蚀技术将所需的图案转移到金属膜上,然后再去除背面的掩膜光刻胶。
4.器件制造:将制造好的掩模放在准备好的半导体材料上,通过离子注入、物理气相沉积或化学气相沉积等技术,在材料上制备出所需的器件结构和电路连接电路。
5.清洗和拷贝:在制造过程中,需要定期清洗掉不需要的杂质和残留物,以确保器件性能的稳定。
此外,对于大规模集成电路制造,还需要使用光刻和蚀刻等技术进行电路拷贝。
6.热处理和退火:在器件制造的后期,还需要进行一系列的热处理和退火工艺。
这些工艺可以改变器件的电学和结构特性,以提高性能和可靠性。
7.电极制造:最后一步是制造电极。
使用金属薄膜沉积技术,在器件上制备出电极连接电路。
这些电极可以用于对器件进行电压和电流的刺激和测量。
半导体制造是一个高度精密和复杂的过程,需要使用多种材料和技术。
根据所制备器件的不同,工艺流程也会有所不同。
此外,随着科技的发展,新的材料和工艺技术也在不断涌现,使半导体制造工艺变得更加多样化和复杂化。
以上只是半导体制造工艺流程的一个简要概述,实际的制造过程会更加复杂和详细。
不同的半导体制造公司和研发机构可能会有特定的流程和工艺参数。
因此,在实际应用中,需要根据具体需求和材料特性来设计和优化制造工艺流程。
半导体制造流程解析详细介绍半导体芯片的制造过程半导体制造流程解析:详细介绍半导体芯片的制造过程半导体芯片是现代电子产品中的关键部件,它承载着处理信息的功能。
半导体制造流程的高度复杂性使得其成为一门专门的学科。
本文将详细介绍半导体芯片的制造过程,帮助读者更好地理解半导体工业的基本原理。
第一步:晶圆制备半导体芯片的制造过程始于晶圆的制备。
晶圆是由最纯净的硅材料制成的圆盘,其表面需要经过一系列的化学处理,以达到良好的电学性能。
首先,硅材料经过融解,在高温环境中通过拉伸或浇铸的方式形成晶体。
然后,晶体通过切割和研磨的步骤,得到晶圆的形态。
制备好的晶圆表面必须经过精细的抛光和清洗,以确保表面的平整度和纯净度。
第二步:芯片制作在晶圆上制作芯片是半导体制造流程的核心环节。
主要步骤如下:1. 氧化层的形成:将晶圆放入高温气体中,形成一层氧化硅的绝缘层。
这一步骤非常重要,因为氧化层可以提供电学隔离和保护晶体。
2. 光刻技术:光刻技术通过使用光掩膜和光敏胶,将光线照射在晶圆上,形成芯片上的图形。
光刻技术的精细度决定了芯片的性能和功能。
3. 电子束曝光:电子束曝光是一种类似于光刻的制造方法,但使用电子束来照射光敏材料。
相较于光刻,电子束曝光可以制造更小的结构和更高的分辨率。
4. 刻蚀和沉积:在芯片图形上涂覆一层化学物质,通过化学反应刻蚀或沉积物质,来改变芯片上的结构和性质。
这一步骤可以重复多次,以实现多层次的结构形成。
5. 掺杂和扩散:通过在芯片表面掺入其他元素,使得芯片具有特定的电学行为。
扩散过程会在半导体材料中形成浓度梯度,从而形成不同的电子和空穴浓度。
6. 金属连接:芯片上的电路需要通过金属线进行连接。
金属连接通常使用蒸发、溅射或电镀的方式在芯片上形成金属线。
第三步:封装和测试芯片制作完毕后,需要进行封装和测试。
封装是将芯片放置在一个保护性的外壳中,以保护芯片并方便其与其他电路的连接。
封装可以采用塑料封装、金属封装或陶瓷封装等。
半导体制造流程详解1.前期制备阶段:该阶段包括晶圆生产和晶圆测试两个主要部分。
晶圆生产:晶圆是半导体芯片的载体,通常由硅(Si)材料制成。
晶圆的生产过程分为四个主要步骤:晶体生长、晶圆切割、磨平和清洗。
晶体生长:通过化学反应或熔融法,在高温高压的条件下制备单晶硅块。
晶圆切割:将单晶硅块切割成薄的圆片,即晶圆。
磨平:将切割得到的晶圆经过机械研磨和化学机械抛光,使其表面平整。
清洗:使用化学溶液将晶圆清洗干净,去除表面污染物和残留的研磨液。
晶圆测试:晶圆测试是为了检测晶圆的质量和性能,以确保后续加工过程的可行性。
常见的晶圆测试包括电学测试和光学测试。
电学测试可以通过测量器件的电流和电压来评估器件的性能,而光学测试则用于检测晶圆的表面缺陷和光学特性。
2.特征形成阶段:特征形成是将设计好的电路图案转移到晶圆表面的过程。
该过程主要包括光刻、蚀刻和沉积。
光刻:在晶圆表面上涂覆光刻胶,然后使用光刻机将光刻胶曝光到来自网版的紫外光。
光刻胶的暴露部分形成了一个电路图案。
蚀刻:将暴露在外的光刻胶部分进行化学或物理腐蚀,以去除暴露的区域。
沉积:根据电路设计的需要,在晶圆上沉积薄膜层。
常见的沉积方法包括物理蒸发和化学气相沉积。
3.金属化阶段:金属化是将电路中的铜(或其他金属)引线与晶圆的电路连接起来的过程。
该过程主要包括金属清洗、金属刻蚀和金属填充。
金属清洗:在晶圆表面上涂覆一层金属清洗剂,用于去除表面的氧化物和杂质。
金属刻蚀:使用化学方法将金属层腐蚀,形成所需的连接线路。
金属填充:使用电铸或化学方法将金属填充到金属蚀刻后的凹槽中,以形成导线。
4.封装和测试阶段:封装是将半导体芯片放置在封装器件中,并连接外部引脚。
测试是确保芯片质量和性能的关键步骤。
封装:将半导体芯片放置在封装器件中,使用焊接或黏合方法连接芯片和引线。
测试:通过应用信号和测量反馈,对芯片进行功能测试、可靠性测试和焊接测试。
5.最终检验和封装:该阶段主要包括外观检查、性能测试和包装。
半导体的生产工艺流程引言半导体是现代电子技术中不可或缺的关键元件,其广泛应用于计算机、通信、汽车等领域。
半导体的生产工艺流程决定了最终产品的质量和性能。
本文将介绍半导体的生产工艺流程,包括晶圆加工、化学蚀刻、光刻、扩散等过程。
1. 晶圆加工半导体生产的第一步是进行晶圆加工。
晶圆是由高纯度的硅材料制成的圆片,通常直径为200mm或300mm。
晶圆加工主要包括以下几个步骤:1.1 清洗晶圆清洗晶圆是为了去除表面的污染物,以确保后续工艺的顺利进行。
清洗晶圆通常使用化学溶液浸泡、超声波清洗或喷洗等方法。
1.2 氧化处理氧化处理是将晶圆表面形成一层氧化硅薄膜,以保护晶圆表面不被污染。
氧化处理可以使用干法或湿法进行。
1.3 溅射镀膜溅射镀膜是将金属或其他材料溅射到晶圆表面,形成一层薄膜。
溅射镀膜可以用于制作金属导线、保护层、隔离层等。
1.4 蚀刻蚀刻是将晶圆表面的材料部分去除,以形成所需的结构。
蚀刻可以使用干法或湿法进行。
2. 化学蚀刻化学蚀刻是半导体生产过程中的重要步骤之一,用于精确控制半导体材料的形状和尺寸。
化学蚀刻包括以下几个步骤:2.1 掩膜制备掩膜是用于保护半导体材料不被蚀刻的薄膜。
掩膜制备通常采用光刻技术,即在掩膜上通过曝光和显影得到所需的图案。
2.2 蚀刻液制备蚀刻液是用于将未被掩膜保护的半导体材料腐蚀的溶液。
常用的蚀刻液包括酸性溶液、碱性溶液和氧化物溶液等。
2.3 蚀刻过程蚀刻过程是将晶圆浸泡在蚀刻液中,使未被掩膜保护的半导体材料被腐蚀掉。
蚀刻过程需要控制时间、温度和浓度等参数,以保证蚀刻的精确性和一致性。
3. 光刻光刻是半导体生产流程中的重要环节,用于在晶圆上制作微小的图案。
光刻主要包括以下几个步骤:3.1 光刻胶涂覆光刻胶是一种高精度的感光材料,用于记录图案。
光刻胶通过旋涂在晶圆表面形成一层薄膜。
3.2 曝光曝光是将光刻胶暴露于紫外光下,通过光刻机上的掩膜将所需的图案投射到光刻胶上。
3.3 显影显影是将显像剂涂敷在已暴露过的光刻胶上,通过化学反应将未暴露的部分溶解掉,从而形成所需的图案。
半导体制造流程(转)半导体相关知识●本征材料:纯硅9-10个9250000Ω.cm●N型硅:掺入V族元素—磷P、砷As、锑Sb●P型硅:掺入III族元素—镓Ga、硼B●PN结:半导体元件制造过程可分为●前段(Front End)制造过程晶圆处理过程(Wafer Fabrication;简称Wafer Fab)、晶圆针测过程(Wafer Probe);●后段(Back End)构装(Packaging)、测试过程(Initial Test and Final Test)一、晶圆处理制造过程●晶圆处理制程的主要工作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着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之后,接着进行氧化(Oxidation)及沉积,最后进行微影、蚀刻及离子植入等反复步骤,以完成晶圆上电路的加工与制作。
二、晶圆针测制程●经过Wafer Fab制程后,晶圆上即形成一格格的小格,我们称之为晶方或晶粒(Die),在一般情形下,同一片晶圆上皆制作相同的晶片,但是也有可能在同一片晶圆上制作不同规格的产品;这些晶圆必须通过晶片允收测试,晶粒将会一一经过针测(Probe)仪器以测试其电气特性,而不合格的晶粒将会被标上记号(Ink Dot),此过程即称之为晶圆针测制程(Wafer Probe)。
然后晶圆将依晶粒为单位分割成一粒粒独立的晶粒。
三、IC构装制程●IC构装制程(Packaging):利用塑料或陶瓷包装晶粒与配线以成机体电路●目的:是为了制造出所生产的电路的保护层,避免电路收到机械性刮伤或是高温破坏。
半导体制造工艺分类一双极型IC的基本制造工艺● A 在元器件间要做电隔离区(PN结隔离、全介质隔离及PN结介质混合隔离)、ECL(不掺金)(非饱和型)、TTL/DTL (饱和型)、STTL(饱和型)● B 在元器件间自然隔离I2L(饱和型)二MOSIC的基本制造工艺根据栅工艺分类● A 铝栅工艺● B 硅栅工艺●其他分类1.根据沟道:PMOS、NMOS、CMOS2.根据负载元件:E/R、E/E、E/D三Bi-CMOS工艺A 以CMOS工艺为基础P阱N阱B以双极型工艺为基础双极型集成电路和MOS集成电路优缺点●双极型集成电路中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗比较大●CMOS集成电路低静态功耗、宽的电源电压范围、宽的输出电压幅度(无阈值损失),具有高速度、高密度潜力;可与TTL电路兼容。
电流驱动能力低半导体制造环境要求●主要污染源:微尘颗粒、中金属离子、有机物残留物和钠离子等轻金属粒子。
●超净间:洁净等级主要由微尘颗粒数/m3半导体元件制造工程前段(Front End)制程---前工序晶圆处理制程(Wafer Fabrication;简称Wafer Fab)典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程横向晶体管剖面图纵向晶体管剖面图NPN晶体管剖面图1.衬底选择P型Si ρ10Ω.cm 111晶向,偏离20~50晶圆(晶片)晶圆(晶片)的生产有砂(即二氧化硅)开始,经由电弧炉的提炼还原成冶炼级的硅,再经由盐酸氯化,产生三氯化硅,经蒸馏纯化后,透过慢速分解过程,制成棒状或粒状的【多晶硅】。
一般晶圆制造厂,将多晶硅熔解后,再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。
一支85公分长,重76.6公斤的8寸硅晶棒,约需2天半时间长成。
经研磨、抛光、切片后,即成半导体之原料-晶圆片。
第一次光刻----N+埋层扩散孔● 1.减小集电极串联电阻● 2.减小寄生PNP管的影响要求:1.杂质固浓度大2.高温时在Si中的扩散系数小,以减小上推3.与衬底晶格匹配好,以减小应力涂胶—烘烤—掩膜(曝光)—显影—坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—N+扩散(P)外延层淀积1.VPE(Vaporous phase epitaxy)气相外延生长硅SiCl4+H2Si+HCl2.氧化Tepi>Xjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox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。
涂胶—烘烤—掩膜—显影—坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—P+扩散(B)第三次光刻—P型基区扩散孔决定NPN管的基区扩散位置范围去SiO2—氧化—涂胶—烘烤—掩膜—显影—坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—基区扩散(B)第四次光刻—N+发射区扩散孔●集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。
●AL—N-Si欧姆接触:N D≥1019cm-3去SiO2—氧化—涂胶—烘烤—掩膜—显影—坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—扩散第五次光刻—引线接触孔去SiO2—氧化—涂胶—烘烤—掩膜—显影—坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗第六次光刻—金属化内连线:反刻铝去SiO2—氧化—涂胶—烘烤—掩膜—显影—坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—蒸铝CMOS集成电路工艺-----以P阱硅栅CMOS为例1.光刻Ⅰ—阱区光刻,刻出阱区注入孔● 2.阱区注入及推进,形成阱区● 3.去除SiO2,长薄氧,长Si3N4● 4.光刻Ⅱ—有源区光刻● 5.光Ⅲ—N管场区光刻,N管场区注入,以提高场开启,减少闩锁效应及改善阱的接触。
● 6.光刻Ⅲ—N管场区光刻,刻出N管场区注入孔;N管场区注入。
●7.光Ⅳ—P管场区光刻,P管场区注入,调节PMOS管的开启电压,生长多晶硅。
●8.光Ⅴ—多晶硅光刻,形成多晶硅栅及多晶硅电阻●9.光Ⅵ—P+去光刻,P+区注入。
形成PMOS管的源、漏区及P+保护环。
●10.光Ⅶ—N管场区光刻,N管场区注入,形成NMOS的源、漏区及N+保护环。
●11.长PSG(磷硅玻璃)●12.光刻Ⅷ—引线孔光刻●13.光刻Ⅸ—引线孔光刻(反刻AL)集成电路中电阻●基区扩散电阻●发射区扩散电阻●基区沟道电阻●外延层电阻●MOS中多晶硅电阻●其他:MOS管电阻集成电路中电容●发射区扩散层—隔离层——掩埋层扩散层PN电容●MOS电容主要制程介绍矽晶圆材料(Wafer)圆晶是制作矽半导体IC所用之矽晶片,状似圆形,故称晶圆。
材料是【矽】,IC(Integrated Circuit)厂用的矽晶片即为矽晶体,因为整片的矽晶片是单一完整的晶体,故有成为单晶体。
但在整体固态晶体内,众多小晶体的方向不同,则为复晶体(或多晶体)。
生成单晶体或多晶体与晶体生长时的温度,速率与杂质都有关系。
一般清洗技术光学显影光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序,把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层或硅晶上。
光学显影主要包含了感光胶涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。
关键技术参数:最小刻分辨图形尺寸Lmin(nm) 聚焦深度DOF曝光方式:紫外光、X射线、电子束、极紫外蚀刻技术(Etching Technology)蚀刻技术(Etching Technology)是将材料使用化学反应物理撞击作用而移除的技术。
可以分为:●湿蚀刻(wet etching):湿蚀刻所使用的是化学溶液,在经过化学反应之后达到蚀刻的目的。
●干蚀刻(dry etching):干蚀刻则是利用一种电浆蚀刻(plasma etching).电浆蚀刻中蚀刻的作用,可能是电浆中离子撞击晶片表面所产生的物理作用,或者是电浆中活性自由基(Radical)与晶片表面原子间的化学反应,甚至也可能是以上两种的复合作用。
现在主要应用技术:等离子体刻蚀常见湿法刻蚀技术化学气相沉积CVDCVD是利用热能、电浆放电或紫外光照射等化学反应的方式,在反应器内将反应物(通常为气体)生成固态的生成物,并在晶片表面沉积形成稳定固态薄膜(film)的一种沉积技术。
CVD技术是半导体IC制程中运用极其广泛的薄膜形成方法,如介电材料(dielectrics)、导体或半导体等薄膜材料几乎都能用CVD技术完成。
常用的CVD技术有:(1)常压化学气相沉积APCVD(2)抵押化学气相沉积LPCVD(3)电浆辅助化学气相沉积PECVD较为常见的CVD薄膜包括有:二气化硅(通常直接成为氧化层)、氮化硅、多晶硅、耐火金属与这类金属之其硅化物物理气相沉积(PVD)主要是一种物理制程而非化学制程。
此技术一般使用氩等钝气,藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后,可将靶材原子一个个溅击出来,并使被溅击出来的材质(通常为铝、钛或其合金)如雪片般沉积再晶圆表面。
PVD以真空、溅射、离子化或离子束等方法使纯金属挥发,与碳化氢、氮气等气体作用,加热至400~600℃(约1~3小时)后,蒸镀碳化物、氮化物、氧化物及硼化物等1~10um厚的微细粒状薄膜。
PVD可分为三种技术:(1)蒸镀(Evaporation);(2)分子束外延(Molecular Beam Epitaxy ;MBE);(3)溅镀(Sputter)。
解离金属电浆物理气相沉积技术解离金属电浆是最近发展出来的物理气相沉积技术,它是在目标区与晶圆之间,利用电浆,针对从目标区溅击出来的金属原子,在其到达晶圆之前,加以离子化。
离子化这些金属原子的目的是,让这些原子带有电价,进而使其行进方向受到控制,让这些原子得以垂直的方向往晶圆行进,就像电浆蚀刻及化学气相沉积制程。
这样做可以让这些金属原子针对极窄、极深的结构进行沟填,以形成极均匀的表层,尤其是在最底层的部分。
离子植入(Ion Implant)离子植入技术可将掺质以离子型态植入半导体组件的特定区域上,以获得精确的电子特性。
这些离子必须先被加速至具有足够能量与速度,以穿透(植入)薄膜,到达预定的植入深度。
离子植入制程可对植入区内的掺质浓度加以精密控制。
基本上,此掺质浓度(剂量)系由离子束电流(离子束内之总离子数)与扫描率(晶圆通过离子束之次数)来控制,而离子植入的深度则由离子束能量的大小来决定。
化学机械研磨技术化学机械研磨技术(化学机械磨光,CMP)兼具有研磨性物质的机械式研磨与酸碱溶液的化学式研磨两种作用,可以使晶圆表面达到全面性的平坦化,以利于后续薄膜沉积的进行。
在CMP制程的硬设备中,研磨头被用来将晶圆压在研磨垫上并带动晶圆旋转,至于研磨垫则以相反的方向旋转。
在进行研磨时,由研磨颗粒所构成的研浆会被置于晶圆与研磨垫间。
影响CMP制程的变量包括有:研磨头所施的压力与晶圆的平坦度、晶圆与研磨垫的旋转速度、研浆与研磨颗粒的化学成分、温度、以及研磨垫的材质与磨损性等等。
制程监控量测芯片内次微米电路之微距,一确保制程之正确性。
一般而言,只有在微影图案(照相平版印刷的patterning)与后续之蚀刻制程执行后,才会进行微距的量测。