晶圆详细介绍
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晶圆是制造IC的基本原料硅是由沙子所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将这些纯硅制成长硅晶棒,成为制造积体电路的石英半导体的材料,经过照相制版,研磨,抛光,切片等程序,将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒,然后切割成一片一片薄薄的晶圆。
我们会听到几寸的晶圆厂,如果硅晶圆的直径越大,代表著这座晶圆厂有较好的技术。
另外还有scaling技术可以将电晶体与导线的尺寸缩小,这两种方式都可以在一片晶圆上,制作出更多的硅晶粒,提高品质与降低成本。
所以这代表6寸、8寸、12寸晶圆当中,12寸晶圆有较高的产能。
当然,生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。
晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之IC产品。
晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。
二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达0.99999999999。
晶圆制造厂再将此多晶硅融解,再于融液内掺入一小粒的硅晶体晶种,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一颗小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。
硅晶棒再经过研磨,抛光,切片后,即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。
晶圆工艺晶圆的生产工艺流程从大的方面来讲,晶圆生产包括晶棒制造和晶片制造两大步骤,它又可细分为以下几道主要工序(其中晶棒制造只包括下面的第一道工序,其余的全部属晶片制造,所以有时又统称它们为晶柱切片后处理工序):晶棒成长-- 晶棒裁切与检测-- 外径研磨-- 切片-- 圆边-- 表层研磨-- 蚀刻-- 去疵-- 抛光-- 清洗-- 检验-- 包装1、晶棒成长工序:它又可细分为:1)、融化(Melt Down):将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内,加热到其熔点1420°C以上,使其完全融化。
8寸晶圆的直径引言晶圆是半导体制造过程中的重要组成部分,是半导体芯片的基础。
晶圆直径是衡量晶圆尺寸的一个重要指标。
本文将对8寸晶圆的直径进行详细介绍,包括定义、制造过程和应用领域。
定义晶圆是由单晶硅制成的圆形片状物体,用于制造集成电路和其他半导体器件。
晶圆直径是指晶圆的直径尺寸,通常以英寸或毫米为单位表示。
8寸晶圆的直径为8英寸,约合203.2毫米。
制造过程8寸晶圆的制造过程包括以下几个主要步骤:1.单晶硅生长:通过化学气相沉积或其他方法,在高温下将硅原料转化为单晶硅棒。
单晶硅棒的直径通常为200毫米左右,称为原始晶棒。
2.切割:将原始晶棒切割成薄片,即晶圆。
切割过程中需要考虑晶圆的直径和厚度,并确保切割的晶圆表面尽量平整。
3.磨削和抛光:对切割得到的晶圆进行磨削和抛光,以去除切割过程中产生的缺陷和不平整。
4.清洗:使用化学溶液对晶圆进行清洗,去除表面的污染物和残留物。
5.氧化:将晶圆置于高温氧气中,使其表面形成一层氧化硅薄膜。
氧化过程中可以控制薄膜的厚度和质量。
6.制作掩膜:使用光刻技术在晶圆表面涂覆光刻胶,并通过光刻机将芯片设计图案投射到光刻胶上,形成掩膜。
7.蚀刻:将晶圆浸入化学溶液中,使光刻胶上未被曝光的部分被蚀刻掉。
蚀刻后,晶圆表面形成芯片的图案。
8.沉积:在晶圆表面沉积金属或其他材料,形成芯片的导线、晶体管等元件。
9.封装和测试:将晶圆切割成单个芯片,并进行封装和测试,最终形成可用的集成电路芯片。
应用领域8寸晶圆的直径在半导体制造中具有广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域:1.通信:8寸晶圆制造的芯片被广泛应用于通信设备中,包括手机、路由器、光纤通信等。
晶圆尺寸的增大可以容纳更多的电子元件,提高芯片的集成度和性能。
2.计算机:8寸晶圆制造的芯片用于计算机硬件,包括中央处理器、图形处理器和内存。
晶圆直径的增加可以提高芯片的性能和处理能力。
3.汽车电子:智能汽车和电动汽车的快速发展推动了对半导体芯片的需求。
三角形晶圆-概述说明以及解释1.引言1.1 概述三角形晶圆是一种具有特殊形状和结构的晶体材料,在纳米技术和材料科学领域具有重要的应用价值。
它不仅可以在光电器件、传感器和催化剂等领域发挥作用,还可以用于制备微纳米器件和纳米结构的模板。
本文将介绍三角形晶圆的定义、特点,以及它在科学研究和工程领域的广泛应用。
同时,还将探讨三角形晶圆的制备方法和未来发展趋势,展望其在新材料领域的前景。
通过本文的介绍,读者可以更加深入地了解三角形晶圆在现代科技领域的重要性和潜在应用价值。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将首先介绍三角形晶圆的定义和特点,包括其形状、结构和性质等方面。
然后探讨三角形晶圆在科学研究和工程领域的应用,以及其在材料领域的潜在应用价值。
接着会详细介绍三角形晶圆的制备方法和当前的发展趋势,以及未来可能的发展方向。
最后,通过总结三角形晶圆的重要性和潜在应用价值,展望其在未来的发展前景,并提出结论总结。
通过这样的结构安排,希望读者能够全面了解三角形晶圆在材料领域中的重要性和前景。
1.3 目的本篇长文的目的在于探讨三角形晶圆在科学研究和工程领域的重要性和潜在应用价值。
通过对三角形晶圆的定义、特点、制备方法以及发展趋势的分析,旨在深入了解三角形晶圆在材料科学、纳米技术、半导体工业等领域的广泛应用,并展望其在未来的发展前景。
通过本文的阐述,希望读者能够对三角形晶圆有更加全面和深入的认识,并认识到其在现代科技发展中的重要作用和潜在的创新应用价值。
2.正文2.1 三角形晶圆的定义和特点三角形晶圆是一种具有三个相等边长和三个相等内角(每个角为60度)的晶体形状。
它在晶体学领域被广泛研究和应用。
首先,三角形晶圆具有高度对称性,其内部结构呈现出均匀和有序的排列。
这种对称性使得三角形晶圆在光电领域具有重要的应用价值,例如在光学元件的设计和制备过程中起着关键作用。
其次,三角形晶圆的表面积相对较小,因此可以更容易地控制其表面性质和结构。
晶圆和芯片纳米关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:晶圆和芯片是现代电子设备中的重要组成部分,二者之间存在着紧密的纳米关系。
晶圆作为芯片制造的基础材料,承载着芯片的各种功能和电路结构。
本文将深入探讨晶圆和芯片之间的关系,并着重介绍晶圆的定义、制造过程,以及芯片的定义、制造过程。
晶圆是一种用于制造芯片的圆片状基底材料,通常由硅和其他材料制成。
它具有高度纯净度和晶体结构的特点,能够提供均匀且可控的物理特性,以支持芯片的正常运作。
晶圆的制造过程主要包括材料准备、晶体生长、切割和表面处理等步骤。
芯片则是晶圆经过一系列工艺加工和制造步骤后的成品。
它是电子器件最关键的组成部分,用于实现各种功能,如计算、存储和通信等。
芯片制造的过程通常包括芯片设计、光刻、离子注入、薄膜沉积、电路连接等多个阶段。
在这个过程中,晶圆的表面会被加工成各种电路结构、连接线和功能区域。
晶圆和芯片之间的关系密不可分。
晶圆提供了芯片制造的基础,其物理特性决定了芯片的性能和可靠性。
晶圆的特性和制造质量对芯片的成功率、工作速度和功耗等也有直接影响。
另一方面,芯片的设计和制造过程则需要依赖晶圆提供的可靠性和均匀性。
晶圆的品质和工艺控制直接决定了芯片的质量和可靠性。
未来,随着科技的发展,晶圆和芯片纳米关系将进一步加强。
随着芯片尺寸的不断减小和功能的不断增加,晶圆制造技术将面临更高的要求和挑战。
纳米级别的晶圆加工和控制将成为关键,以支持更高性能、更复杂的芯片制造。
晶圆和芯片的关系将不断演变,为科技的进步和社会的发展提供更强大的支持。
1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨晶圆和芯片之间的纳米关系。
第一部分,引言,将对本文的整体概述进行说明。
首先,将简要介绍晶圆和芯片的定义和制造过程,为读者提供一些基本背景知识。
随后,将介绍本文的文章结构以及目的,确保读者了解文章的整体布局和目标。
第二部分,正文,将详细介绍晶圆和芯片的定义和制造过程。
首先,我们将解释晶圆的定义以及其在芯片制造中的作用。
晶圆片分类晶圆片是集成电路工艺的基本载体,在电子行业中占据着极其重要的地位。
根据生产工艺的不同,晶圆片可以分为多种分类。
下面将详细介绍几种晶圆片的分类。
一、按材料分类1. 硅(Silicon)晶圆片硅晶圆由单晶、多晶、抛光片三部分组成。
单晶硅晶圆具有单晶的优异性能,晶格排列有序,晶界少,硅片表面非常光滑,因此晶片上元器件尺寸可达到亚微米级别。
多晶硅晶圆则由多个晶粒组成,可以用来制作薄膜晶体管。
抛光片主要用于材料分析。
2. 石英(Quartz)晶圆片石英晶圆的主要特点是材料非常透明,适合用于光学应用领域。
它在高温、高压、高频等方面具有优异的稳定性。
3. GaAs (Gallium arsenide)晶圆片GaN晶圆片由氮化镓压缩而成,用于制作高速光电子器件等。
二、按制作工艺分类1. 非标准晶圆由于生产工艺日益复杂,造成各家企业之间的生产工艺不同,而且客户需求也不同,所以出现了非标准晶圆。
非标准晶圆是指生产过程中不按照固定规格生产的晶圆片。
标准晶圆只有一些固定规格,如150mm、200mm、300mm等。
根据专家的研究,以300mm为例,相同数量的晶圆可以使晶圆面积减小,如从8英寸(200mm)到12英寸(300mm)时,晶圆的面积增加了1.8倍,而生产成本却只增加了1.3倍左右,可以看出晶圆尺寸的增大在某种程度上可以降低生产成本和提高制造效率。
三、按表面处理分类1. 标准光学抛光(Standard Optical Polishing SOP)这种抛光在晶片表面有一定的光波纹,适用于不要求特别高的处理质量的应用场景,如晶体管制造、存储芯片制造等。
这种抛光构成的表面光洁度要求非常高,在高精度医疗设备、半导体器件、光学仪器等方面得到广泛应用。
这种抛光的表面质量较差,但是处理速度快,适合于产品测试和研究开发。
四、按制造厂商分类制造晶圆片的厂商很多,主要集中在美国、日本和台湾等国家和地区。
根据不同的制造商可以将晶圆片分成多个品牌,例如美国的Intel、日本的TDK、爱普生等品牌。
目录1.01晶圆2.01制造过程3.01着名晶圆厂商4.01制造工艺4.02表面清洗4.03初次氧化4.04热CVD4.05热处理4.06除氮化硅4.07离子注入4.08退火处理4.09去除氮化硅层4.10去除SIO2层4.11干法氧化法4.12湿法氧化4.13氧化4.14形成源漏极4.15沉积4.16沉积掺杂硼磷的氧化层4.17深处理5.01专业术语1.01晶圆晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。
晶圆是生产集成电路所用的载体,一般意义晶圆多指单晶硅圆片。
晶圆是最常用的半导体材料,按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格,近来发展出12英寸甚至研发更大规格(14英寸、15英寸、16英寸、……20英寸以上等)。
晶圆越大,同一圆片上可生产的IC就越多,可降低成本;但对材料技术和生产技术的要求更高,例如均匀度等等的问题。
一般认为硅晶圆的直径越大,代表着这座晶圆厂有更好的技术,在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。
2.01制造过程“长晶”。
硅晶棒再经过切片、研磨、抛光后,即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。
很简单的说,单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼,经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒,单晶硅棒经过切片、抛光之后,就成为了晶圆。
晶圆经多次光掩模处理,其中每一次的步骤包括感光剂涂布、曝光、显影、腐蚀、渗透、植入、刻蚀或蒸着等等,将其光掩模上的电路复制到层层晶圆上,制成具有多层线路与元件的IC晶圆,再交由后段的测试、切割、封装厂,以制成实体的集成电路成品,从晶圆要加工成为产品需要专业精细的分工。
3.01着名晶圆厂商只制造硅晶圆基片的厂商例如合晶(台湾股票代号:6182)、中美晶(台湾股票代号:5483)、信越化学等。
晶圆制造厂着名晶圆代工厂有台积电、联华电子、格罗方德(Global Fundries)及中芯国际等。
英特尔(Intel)等公司则自行设计并制造自己的IC晶圆直至完成并行销其产品。
晶圆制作工艺一、晶圆制作工艺概述晶圆制作是半导体工艺中最关键的环节之一,它涉及到多个步骤,包括晶体生长、切割、抛光、清洗等。
本文将详细介绍晶圆制作的各个步骤。
二、晶体生长1.单晶生长方法单晶生长是指将多晶硅材料通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等方法,通过化学反应或物理过程得到高纯度的单晶硅。
在这个过程中,需要使用石英炉和高温炉等设备。
2.单晶生长过程在单晶生长过程中,需要使用高纯度硅片和硫酸铜等材料。
首先将硫酸铜溶液加入到反应釜中,并加热至100℃左右。
然后将高纯度硅片放入釜内,使其与溶液接触。
在适当的温度下,硫酸铜会与硅片发生反应,生成一定厚度的氧化层。
接着,在高温下进行还原处理,使氧化层脱落并形成单晶硅。
3.单晶生长注意事项在单晶生长过程中,需要注意控制反应温度、时间和气体流量等参数,以确保得到高质量的单晶硅。
此外,还需要定期清洗设备和更换材料,以避免杂质对单晶硅质量的影响。
三、切割1.切割方法切割是将单晶硅材料切成薄片的过程。
常用的切割方法包括线锯、内部分离(ID)和外部分离(OD)等。
其中,线锯是最常用的切割方法。
2.线锯切割过程线锯切割需要使用特殊的设备——线锯机。
首先将单晶硅材料放置在线锯机上,并通过旋转钻头来进行切割。
在这个过程中,需要使用冷却液来降低温度,以避免损坏单晶硅。
3.线锯切割注意事项在进行线锯切割时,需要注意控制钻头旋转速度、冷却液流量和压力等参数。
此外,在选择钻头时也需要考虑其直径、形状和材料等因素。
四、抛光1.抛光方法抛光是将切割后的单晶硅薄片进行平整化处理的过程。
常用的抛光方法包括机械抛光和化学机械抛光等。
其中,化学机械抛光是最常用的方法。
2.化学机械抛光过程化学机械抛光需要使用特殊的设备——CMP机。
首先将单晶硅薄片放置在CMP机上,并加入一定量的研磨液体。
然后通过旋转盘和压力来进行研磨和平整化处理。
3.化学机械抛光注意事项在进行化学机械抛光时,需要注意控制研磨液体配比、旋转速度和压力等参数。
半导体行业专业知识 - Wafer 知识在半导体行业中,晶圆(Wafer)是一种重要的概念。
晶圆是半导体工厂生产芯片的基础,它通过光刻技术在上面刻出芯片上的电路和电子元器件。
本文将介绍一些关于晶圆的基础知识,以及与晶圆相关的工艺流程。
晶圆的基础知识晶圆又被称为衬底,它是由单晶硅材料制成,并且表面非常平整。
在制造晶圆时,首先需要采用化学气相沉积等技术将硅石及硅片中的多晶硅转化为单晶硅,然后通过超细磨片技术将硅块加工成薄而平整的圆盘,这就是晶圆。
晶圆的尺寸通常是指直径,主要有6英寸、8英寸、12英寸等几种规格,现在逐渐向更大的尺寸发展,如14英寸、18英寸等。
硅晶圆的制造工艺中还要注意晶圆表面的净化、去除有机污染物、消除缺陷等问题,以保证芯片的质量。
晶圆与半导体工艺晶圆在半导体工艺中起着至关重要的作用,通过晶圆衬底上的光阻和掩膜,施加光照、刻蚀等工艺,形成电路和元器件。
晶圆工艺的步骤如下:前处理前处理是指在晶圆上形成光阻和其他掩膜准备工作。
这个过程主要分为清洗、干燥、回流、涂敷、曝光等步骤,这些过程保证了晶圆表面的平整和光阻的黏附性,以及涂敷的厚度和误差。
离子注入离子注入通常是指将外界材料掺入晶圆内部,以改变晶圆中的电子元器件的性质。
这个过程中要注意注入能量、保证注入的均匀性等问题。
薄膜沉积薄膜沉积是指在晶圆表面上沉积一层新的材料,如金属、氧化物,以增加芯片的实用性。
这个过程包括物理气相沉积、化学气相沉积等技术。
集成电路制造集成电路的制造是指将电子器件和电路的制造过程,与晶圆上的光阻和掩膜相结合,对晶圆表面进行刻蚀、沉积等工艺,最终制成电子元器件。
本文简单介绍了晶圆在半导体工艺中的重要作用,以及晶圆的基础知识和工艺流程。
虽然前沿技术的发展迅速,但是晶圆作为半导体工厂的基础,仍然是半导体行业中至关重要的一环。
三极管晶圆结构三极管是一种重要的电子器件,广泛应用于放大、开关和逻辑电路等领域。
其晶圆结构是三极管实现其功能的基础。
本文将详细介绍三极管晶圆结构的组成和工作原理。
一、晶圆结构的组成三极管晶圆结构由三个不同类型的半导体材料构成,分别是N型半导体、P型半导体和P型半导体。
其中,N型半导体的主要成分是磷化物、砷化物或氮化物,P型半导体的主要成分是硼化物或镓化物。
在晶圆结构中,三个半导体材料按照特定的顺序堆叠在一起,形成两个PN结。
其中,N型半导体与P型半导体之间的结称为基极结,P型半导体与N型半导体之间的结称为集电极结。
二、晶圆结构的工作原理三极管晶圆结构的工作原理是基于PN结的特性来实现的。
当三极管处于截止状态时,基极结和集电极结都处于反向偏置,没有电流通过。
这时,三极管相当于一个开路,无法起到放大或开关的作用。
当三极管处于饱和状态时,基极结和集电极结都处于正向偏置,电流可以顺畅地通过。
这时,三极管相当于一个导通的开关,可以起到放大或开关的作用。
三、晶圆结构的优势和应用三极管晶圆结构具有以下优势:1.放大能力强:三极管的晶圆结构能够提供很大的放大倍数,使得它在放大电路中具有重要的应用。
2.开关速度快:三极管的晶圆结构可以实现快速的开关操作,使得它在逻辑电路中具有广泛的应用。
3.稳定性好:三极管的晶圆结构具有良好的稳定性和可靠性,可以在各种环境条件下正常工作。
三极管晶圆结构在电子领域有广泛的应用。
例如,在放大电路中,三极管可以将微弱的信号放大成较大的信号,提高电路的灵敏度和增益。
在开关电路中,三极管可以实现快速的开关操作,控制电流的通断。
在逻辑电路中,三极管可以实现逻辑运算和信号处理。
总结起来,三极管晶圆结构是三极管实现其功能的基础,通过合理的组成和工作原理,三极管能够在放大、开关和逻辑电路等领域发挥重要作用。
三极管的晶圆结构具有放大能力强、开关速度快和稳定性好的优势,在电子领域有广泛的应用。
通过深入了解三极管晶圆结构,可以更好地理解三极管的工作原理和应用场景。
晶圆详细介绍文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]目录晶圆制造过程着名晶圆厂商制造工艺表面清洗初次氧化热CVD热处理除氮化硅离子注入退火处理去除氮化硅层去除SIO2层干法氧化法湿法氧化氧化形成源漏极沉积沉积掺杂硼磷的氧化层深处理专业术语晶圆晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。
晶圆是生产集成电路所用的载体,一般意义晶圆多指单晶硅圆片。
晶圆是最常用的半导体材料,按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格,近来发展出12英寸甚至研发更大规格(14英寸、15英寸、16英寸、 (20)英寸以上等)。
晶圆越大,同一圆片上可生产的IC就越多,可降低成本;但对材料技术和生产技术的要求更高,例如均匀度等等的问题。
一般认为硅晶圆的直径越大,代表着这座晶圆厂有更好的技术,在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。
制造过程“长晶”。
硅晶棒再经过切片、研磨、抛光后,即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片,这就是“晶圆”。
很简单的说,单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼,经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒,单晶硅棒经过切片、抛光之后,就成为了晶圆。
晶圆经多次光掩模处理,其中每一次的步骤包括感光剂涂布、曝光、显影、腐蚀、渗透、植入、刻蚀或蒸着等等,将其光掩模上的电路复制到层层晶圆上,制成具有多层线路与元件的IC晶圆,再交由后段的测试、切割、封装厂,以制成实体的集成电路成品,从晶圆要加工成为产品需要专业精细的分工。
着名晶圆厂商只制造硅晶圆基片的厂商例如合晶(台湾股票代号:6182)、中美晶(台湾股票代号:5483)、信越化学等。
晶圆制造厂着名晶圆代工厂有台积电、联华电子、格罗方德(Global Fundries)及中芯国际等。
英特尔(Intel)等公司则自行设计并制造自己的IC晶圆直至完成并行销其产品。
三星电子等则兼有晶圆代工及自制业务。
南亚科技、瑞晶科技(现已并入美光科技,更名台湾美光内存)、Hynix、美光科技(Micron)等则专于内存产品。
日月光半导体等则为晶圆产业后段的封装、测试厂商。
制造工艺表面清洗晶圆表面附着大约2um的Al2O3和甘晶圆,油混合液保护层,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。
初次氧化由热氧化法生成SiO2 缓冲层,用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力氧化技术:干法氧化Si(固)+O2 à SiO2(固)和湿法氧化Si(固)+2H2O àSiO2(固)+2H2。
干法氧化通常用来形成,栅极二氧化硅膜,要求薄,界面能级和固定电荷密度低的薄膜。
干法氧化成膜速度慢于湿法。
湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。
当SiO2膜较薄时,膜厚与时间成正比。
SiO2膜变厚时,膜厚与时间的平方根成正比。
因而,要形成较厚SiO2膜,需要较长的氧化时间。
SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。
湿法氧化时,因在于OH基SiO2膜中的扩散系数比O2的大。
氧化反应,Si 表面向深层移动,距离为SiO2膜厚的倍。
因此,不同厚度的SiO2膜,去除后的Si表面的深度也不同。
SiO2膜为透明,通过光干涉来估计膜的厚度。
这种干涉色的周期约为200nm,如果预告知道是几次干涉,就能正确估计。
对其他的透明薄膜,如知道其折射率,也可用公式计算出(dSiO2)/(dox)=(nox)/(nSiO2)。
SiO2膜很薄时,看不到干涉色,但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。
也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。
SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。
(100)面的Si的界面能级密度最低,约为10E+10-- 10E+11/cm 数量级。
(100)面时,氧化膜中固定电荷较多,固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。
热CVD热CVD(HotCVD)/(thermalCVD)此方法生产性高,梯状敷层性佳(不管多凹凸不平,深孔中的表面亦产生反应,及气体可到达表面而附着薄膜)等,故用途极广。
膜生成原理,例如由挥发性金属卤化物(MX)及金属有机化合物(MR)等在高温中气相化学反应(热分解,氢还原、氧化、替换反应等)在基板上形成氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、高熔点金属、金属、半导体等薄膜方法。
因只在高温下反应故用途被限制,但由于其可用领域中,则可得致密高纯度物质膜,且附着强度极强,若用心控制,则可得安定薄膜即可轻易制得触须(短纤维)等,故其应用范围极广。
热CVD法也可分成常压和低压。
低压CVD适用于同时进行多片基片的处理,压力一般控制在之间。
作为栅电极的多晶硅通常利用HCVD法将SiH4或Si2H。
气体热分解(约650oC)淀积而成。
采用选择氧化进行器件隔离时所使用的氮化硅薄膜也是用低压CVD法,利用氨和SiH4 或Si2H6反应面生成的,作为层间绝缘的SiO2薄膜是用SiH4和O2在400--4500oC的温度下形成SiH4+O2-SiO2+2H2或是用Si(OC2H5)4(TEOS:tetra ethoxy silanc)和O2在750oC左右的高温下反应生成的,后者即采用TEOS形成的SiO2膜具有台阶侧面部被覆性能好的优点。
前者,在淀积的同时导入PH3 气体,就形成磷硅玻璃( PSG: phosphor silicate glass)再导入B2H6气体就形成BPSG(borro phosphor silicate glass)膜。
这两种薄膜材料,高温下的流动性好,广泛用来作为表面平坦性好的层间绝缘膜。
热处理在涂敷光刻胶之前,将洗净的基片表面涂上附着性增强剂或将基片放在惰性气体中进行热处理。
这样处理是为了增加光刻胶与基片间的粘附能力,防止显影时光刻胶图形的脱落以及防止湿法腐蚀时产生侧面腐蚀(sideetching)。
光刻胶的涂敷是用转速和旋转时间可自由设定的甩胶机来进行的。
首先、用真空吸引法将基片吸在甩胶机的吸盘上,把具有一定粘度的光刻胶滴在基片的表面,然后以设定的转速和时间甩胶。
由于离心力的作用,光刻胶在基片表面均匀地展开,多余的光刻胶被甩掉,获得一定厚度的光刻胶膜,光刻胶的膜厚是由光刻胶的粘度和甩胶的转速来控制。
所谓光刻胶,是对光、电子束或X线等敏感,具有在显影液中溶解性的性质,同时具有耐腐蚀性的材料。
一般说来,正型胶的分辨率高,而负型胶具有感光度以及和下层的粘接性能好等特点。
光刻工艺精细图形(分辨率,清晰度),以及与其他层的图形有多高的位置吻合精度(套刻精度)来决定,因此有良好的光刻胶,还要有好的曝光系统。
除氮化硅此处用干法氧化法将氮化硅去除离子注入离子布植将硼离子 (B+3) 透过 SiO2 膜注入衬底,形成P型阱离子注入法是利用电场加速杂质离子,将其注入硅衬底中的方法。
离子注入法的特点是可以精密地控制扩散法难以得到的低浓度杂质分布。
MOS电路制造中,器件隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断,调整阀值电压用的沟道掺杂, CMOS的阱形成及源漏区的形成,要采用离子注入法来掺杂。
离子注入法通常是将欲掺入半导体中的杂质在离子源中离子化,然后将通过质量分析磁极后选定了离子进行加速,注入基片中。
退火处理去除光刻胶放高温炉中进行退火处理以消除晶圆中晶格缺陷和内应力,以恢复晶格的完整性。
使植入的掺杂原子扩散到替代位置,产生电特性。
去除氮化硅层用热磷酸去除氮化硅层,掺杂磷 (P+5) 离子,形成 N 型阱,并使原先的SiO2 膜厚度增加,达到阻止下一步中n 型杂质注入P 型阱中。
去除SIO2层退火处理,然后用 HF 去除 SiO2 层。
干法氧化法干法氧化法生成一层SiO2 层,然后LPCVD 沉积一层氮化硅。
此时P 阱的表面因SiO2 层的生长与刻蚀已低于N 阱的表面水平面。
这里的SiO2 层和氮化硅的作用与前面一样。
接下来的步骤是为了隔离区和栅极与晶面之间的隔离层。
光刻技术和离子刻蚀技术利用光刻技术和离子刻蚀技术,保留下栅隔离层上面的氮化硅层。
湿法氧化生长未有氮化硅保护的 SiO2 层,形成 PN 之间的隔离区。
生成SIO2薄膜热磷酸去除氮化硅,然后用 HF 溶液去除栅隔离层位置的 SiO2 ,并重新生成品质更好的 SiO2 薄膜 , 作为栅极氧化层。
氧化LPCVD 沉积多晶硅层,然后涂敷光阻进行光刻,以及等离子蚀刻技术,栅极结构,并氧化生成 SiO2 保护层。
形成源漏极表面涂敷光阻,去除 P 阱区的光阻,注入砷 (As) 离子,形成 NMOS 的源漏极。
用同样的方法,在 N 阱区,注入 B 离子形成 PMOS 的源漏极。
沉积利用 PECVD 沉积一层无掺杂氧化层,保护元件,并进行退火处理。
沉积掺杂硼磷的氧化层含有硼磷杂质的SiO2 层,有较低的熔点,硼磷氧化层(BPSG) 加热到800 oC 时会软化并有流动特性,可使晶圆表面初级平坦化。
深处理溅镀第一层金属利用光刻技术留出金属接触洞,溅镀钛+ 氮化钛+ 铝+ 氮化钛等多层金属膜。
离子刻蚀出布线结构,并用PECVD 在上面沉积一层SiO2 介电质。
并用SOG (spin on glass) 使表面平坦,加热去除SOG 中的溶剂。
然后再沉积一层介电质,为沉积第二层金属作准备。
(1)薄膜的沉积方法根据其用途的不同而不同,厚度通常小于 1um 。
有绝缘膜、半导体薄膜、金属薄膜等各种各样的薄膜。
薄膜的沉积法主要有利用化学反应的CVD(chemical vapor deposition) 法以及物理现象的PVD(physical vapor deposition) 法两大类。
CVD 法有外延生长法、HCVD , PECVD 等。
PVD 有溅射法和真空蒸发法。
一般而言, PVD 温度低,没有毒气问题; CVD 温度高,需达到1000 oC 以上将气体解离,来产生化学作用。
PVD 沉积到材料表面的附着力较CVD 差一些, PVD 适用于在光电产业,而半导体制程中的金属导电膜大多使用PVD 来沉积,而其他绝缘膜则大多数采用要求较严谨的CVD 技术。
以PVD 被覆硬质薄膜具有高强度,耐腐蚀等特点。
(2)真空蒸发法( Evaporation Deposition )采用电阻加热或感应加热或者电子束等加热法将原料蒸发淀积到基片上的一种常用的成膜方法。
蒸发原料的分子(或原子)的平均自由程长( 10 -4 Pa 以下,达几十米),所以在真空中几乎不与其他分子碰撞可直接到达基片。
到达基片的原料分子不具有表面移动的能量,立即凝结在基片的表面,所以,在具有台阶的表面上以真空蒸发法淀积薄膜时,一般,表面被覆性(覆盖程度)是不理想的。
但若可将Crambo真空抽至超高真空( <10 – 8 torr ),并且控制电流,使得欲镀物以一颗一颗原子蒸镀上去即成所谓分子束磊晶生长( MBE : Molecular Beam Epitaxy )。