半导体工艺原理复习资料
- 格式:docx
- 大小:616.36 KB
- 文档页数:15
半导体工艺期末复习针对性总结第一部分:论述题1、集成电路的工艺集成:晶体生长(外延)、薄膜氧化、气相沉积、光刻、扩散、离子注入、刻蚀以及金属化等。
☆2、工艺目的:①形成薄膜:化学反应,PVD,CVD,旋涂,电镀;②光刻:实现图形的过渡转移;③刻蚀:最后的图形转移;④改变薄膜:注入,扩散,退火;3、单晶硅制备的方法:直拉法、磁控直拉技术、悬浮区熔法(FZ)。
☆4、直拉法的关键步骤以及优缺点(1)关键步骤:熔硅、引晶、收颈、放肩、等径生长、收晶。
熔硅:将坩埚内多晶料全部熔化;引晶:先预热籽晶达到结晶温度后引出结晶;收颈:排除接触不良引起的多晶和尽量消除籽晶内原有位错的延伸;放肩:略降低温度(15-42℃),让晶体逐渐长到所需的直接为止;等径生长:提高拉速收肩,收肩后保持晶体直径不变,就是等径生长;收晶:拉速不变、升高熔体温度或熔体温度不变、加速拉速,使晶体脱离熔体液面。
(2)优点:①所生长单晶的直径较大,成本相对较低;②通过热场调整及晶体转速、坩埚转速等工艺参数的优化,可较好控制电阻率径向均匀性。
(3)缺点:石英坩埚内壁被熔硅侵蚀及石墨保温加热元件的影响,易引入氧、碳等杂质,不易生长高电阻率的单晶。
5、磁控直拉技术的优点:①减少温度波动;②减轻熔硅与坩埚作用;③降低了缺陷密度,氧的含量;④使扩散层厚度增大;⑤提高了电阻分布的均匀性。
6、悬浮区熔法制备单晶体:特点:①不需要坩埚,污染少;②制备的单晶硅杂质浓度比直拉法更低;③主要用于需要高电阻率材料的器件。
缺点:单晶直径不及CZ法☆7、晶体生长产生的缺陷种类及影响种类:点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷;影响:点缺陷…… 影响杂质的扩散运动;线缺陷…… 金属杂质容易在线缺陷处析出,劣化器件性能;面缺陷…… 不能用于制作集成电路;体缺陷…… 不能用于制作集成电路。
8、外延生长①常用的外延技术:化学气相淀积(CVD)、分子束外延(MBE)。
②化学气相淀积:通过气体化合物间的化学作用而形成外延的工艺;分类:常压(APCVD)、低压(LPCVD);③分子束外延:在超高真空下(约10−8Pa),一个或多个热原子或热分子束在晶体表面反应的外延技术;优点:(1)MBE能够非常精准地控制化学组成和掺杂浓度粉分布;(2)能够制作厚度只有原子层量级的单晶多层结构。
1、投影式曝光技术(Projection exposure technology)答:投影式曝光是利用投影的方式,将掩模板上图案投影至相距好几厘米的晶片上。
2、化学机械抛光(CMP)答:化学机械抛光工艺是在晶片与抛光垫之间加入抛光液,并持续移动要平坦的晶片面摩擦抛光垫。
3、平衡分凝系数(Equilibrium segregated coefHcient)答:由于晶体是从融体中拉出来的,混合在晶体中(固态)的掺杂浓度通常和在界面处的融体(液体)中的是不同的。
此两种状态下的掺杂浓度的比例定义为平衡分凝系数。
4、磷硅玻璃回流(Phosphorus silicon glass)答:由于低温淀积的磷硅玻璃(掺杂二氧化硅)受热后变得较软易流动,可提供一平滑的表面,所以常作为邻近两金属层间的绝缘层。
此工艺称为磷硅玻璃回流。
5、台阶覆盖(The steps cover)答:台阶覆盖指的是淀积薄膜的表面几何形貌(拓补图)与半导体表面的各种台阶形状的关系。
6、分子束外延生长(MBE)答:分子束外延是在超高真空下一个或多个热原子或热分子束和晶体表面反应的外延工艺。
7、MESFET技术(名解)答:金属半导体场效应晶体管8、晶体中的点缺陷答:任何外来的原子合并到晶格中,无论在替代位置还是在间隙位置,晶格中若有原子丢失产生空位,一个主原子位于规则的晶格位置,并邻近一空位时称为弗兰克缺陷都是点缺陷。
9、退火(anneal)答:退火是一种金属热处理工艺,指的是奖金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却。
10、非本征扩散(extrinsic diffusion)答:扩散受外界因素,如杂质离子的电价和浓度等控制的而非本征因素,即结构中本征热缺陷提供的空位浓度远小于杂质空位浓度的扩散,称为非本征扩散。
11、BiCMOS 技术答:BiCMOS是一种结合CMOS与双极性器件结构在单一集成电路内的技术。
12、等离子体答:等离子体是部分或完全电离的气体,包含正离子、负离子与一些未被电离的分子。
一、半导体衬底1、硅是目前半导体中用的最多的一种衬底材料2、硅的性能:屈服强度7x109 N/m2 弹性模量 1.9x1011 N/m2 密度2.3 g/cm3热导率 1.57 Wcm-1°C-1 热膨胀系数2.33x10-6 °C-1 电阻率(P) n-型 1 - 50 Ω.cm 电阻率(Sb) n-型0.005 -10Ω.cm 电阻率(B) p-Si 0.005 -50 Ω.cm 少子寿命30 -300 μs 氧5 -25 ppm 碳 1 - 5 ppm 缺陷<500 cm-2 直径Up to 200 mm 重金属杂质< 1 ppb3、硅的纯化SiO2+2C◊Si(冶金级)+2CO、Si+3HCl SiHCl3+H2、2SiHCl3(蒸馏后的)+2H2 2Si(电子级)+6HCl4、直拉法单晶生长(p19):多晶硅放在坩埚中,加热到1420oC将硅熔化,将已知晶向的籽晶插入熔化硅中然后拔出。
硅锭旋转速度20r/min 坩埚旋转速度10r/min 提升速度:1.4mm/min (φ100mm) 掺杂P、B、Sb、As5、芯片直径增大, 均匀性问题越来越突出6、区熔法晶体生长(p28):主要用于制备高纯度硅或无氧硅。
生长方法:多晶硅锭放置在一个单晶籽晶上,多晶硅锭由一个外部的射频线圈加热,使得硅锭局部熔化,随着线圈和熔融区的上移,单晶籽晶上就会往上生长单晶。
特点:电阻率高、无杂质沾污、机械强度小,尺寸小。
7、二、热氧化1、SiO2的基本特性:热SiO2是无定形的、良好的电绝缘材料、高击穿电场、稳定和可重复的Si/SiO2界面、硅表面的生长基本是保形的、杂质阻挡特性好、硅和SiO2的腐蚀选择特性好。
2、热氧化原理:反应方程:Si(固体)+O2(气体)-->SiO23、含Cl氧化:氧化过程中加入少量的HCl 或TCE(三氯乙烯):减少金属沾污、改进Si/SiO2界面性能(P70)4、氧化中消耗硅的厚度:1umSI被氧化——>2.17umSIO25、热氧化的影响因素:温度、气氛(干氧、水汽、HCl)、压力、晶向、掺杂6、高压氧化:对给定的氧化速率,压力增加,温度可降低;温度不变的情况下,氧化时间可缩短7、氧化层的缺陷:表面缺陷:斑点、白雾、发花、裂纹体内缺陷:针孔、氧化层错8、氧化诱生堆垛层错:三、扩散1、掺杂在半导体生产中的作用:形成PN结;形成电阻;形成欧姆接触;形成双极形的基区、发射区、集电区,MOS管的源、漏区和对多晶硅掺杂;形成电桥作互连线2、扩散的定义:在高温下,杂质在浓度梯度的驱使下渗透进半导体材料,并形成一定的杂质分布,从而改变导电类型或杂质浓度。
半导体工艺原理测试题及答案大全一、选择题(每题2分,共20分)1. 下列关于半导体材料的叙述中,错误的是:A. 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间。
B. 半导体材料的导电性随温度升高而增加。
C. 半导体材料的导电性受光照影响。
D. 半导体材料的导电性不受掺杂影响。
答案:D2. 在半导体工艺中,光刻技术主要用于:A. 沉积薄膜B. 氧化C. 刻蚀D. 形成图案答案:D3. 下列哪种掺杂方式可以增加半导体的导电性?A. N型掺杂B. P型掺杂C. 无掺杂D. 以上都是答案:D4. 氧化层在半导体工艺中的作用不包括:A. 保护B. 绝缘C. 导电D. 隔离答案:C5. 扩散工艺在半导体工艺中主要用于:A. 形成晶体管B. 形成绝缘层C. 形成金属层D. 形成氧化层答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 在半导体工艺中,____是形成晶体管PN结的关键步骤。
答案:扩散2. 半导体工艺中的氧化层通常采用____材料。
答案:二氧化硅3. 光刻胶在光刻过程中的作用是____。
答案:形成掩模4. 离子注入技术可以用于____掺杂。
答案:N型或P型5. 在半导体工艺中,____技术用于去除不需要的材料。
答案:刻蚀三、简答题(每题10分,共30分)1. 简述CMOS工艺中晶体管的工作原理。
答案:在CMOS工艺中,晶体管的工作原理基于PN结的开关特性。
N型晶体管(NMOS)在栅极电压高于源极电压时导通,而P型晶体管(PMOS)在栅极电压低于源极电压时导通。
通过控制栅极电压,可以实现晶体管的开关控制。
2. 描述氧化层在半导体工艺中的作用。
答案:氧化层在半导体工艺中主要起到保护、绝缘和隔离的作用。
它可以保护硅片不受化学腐蚀,防止杂质扩散,同时作为绝缘层隔离不同的晶体管或电路元件,确保电路的稳定性和可靠性。
3. 离子注入技术在半导体工艺中的应用是什么?答案:离子注入技术在半导体工艺中主要用于掺杂,通过将掺杂原子注入硅片,可以精确控制掺杂的类型、浓度和深度,从而制造出具有特定特性的半导体器件,如晶体管、二极管等。
★第一章半导体:常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料,如二极管、计算机、移动电话等。
导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。
N型半导体(电子型半导体)P型半导体(空穴型半导体)直拉法(CZ)特点:低功率IC的主要原料,占有~80%的市场,制备成本较低,硅片含氧量高影响因素:拉伸速率、旋转速率。
区熔法(FZ)特点:硅片含氧量低、纯度高、成本高、主要用于高功率IC。
难生长大直径硅晶棒。
低阻值硅晶棒、掺杂均匀度较差。
CZ法:成本低、可做大尺寸晶锭、材料可重复使用,更受欢迎FZ法:纯度高、成本高、小尺寸晶锭,主要用在功率器件CZ工艺工程:籽晶熔接,引晶和缩颈,放肩,收尾。
硅片制备步骤:机械加工,化学处理,表面抛光,质量测量硅片制作流程:单晶生长-切断-外径磨削-平边或V槽磨销-切片-磨圆边-研磨-刻蚀-抛光-清洗-品质检测-包装制备流程:整形处理(硅片定位边或定位槽),去掉两端,径向研磨,切片,磨片和倒角(防止产生缺陷),刻蚀(去除沾污和损伤层)腐蚀液:HNO3+HF+醋酸,抛光(去除表面缺陷),清洗(去除残留沾污),包装晶体缺陷(微缺陷)是指任何妨碍单位晶胞在晶体中重复性地出现。
点缺陷(空位缺陷;间隙原子缺陷;Frenkel缺陷);位错;层错。
杂质的作用:调节硅原子的能级。
施主能级杂质能级要么距离导带很近(如磷),是提供电子的;受主能级要么距离价带很近(如硼),是接受电子的。
★第二章扩散:在一定温度下杂质原子具有一定能量,能够克服阻力进入半导体并在其中做缓慢的迁移运动。
形式:替代式扩散和间隙式扩散,恒定表面浓度扩散和再分布扩散两步扩散工艺:第一步采用恒定表面源扩散的方式,如同淀积在表面,通常称为“预淀积”。
第二步是有限表面源扩散,常称为“再分布”。
扩散方式:气态源,液态源,固态源扩散工艺主要参数:1.结深:结距扩散表面的距离叫结深。
2.薄层电阻Rs(方块电阻)。
3.表面浓度:扩散层表面的杂质浓度。
填空 20’简答20’判断10’综合50’第一单元1.必定温度,杂质在晶体中拥有最大均衡浓度,这一均衡浓度就称为何?固溶度2.按制备时有无使用坩埚分为两类,有坩埚分为?无坩埚分为?(P24)有坩埚:直拉法、磁控直拉法无坩埚:悬浮区熔法3.外延工艺按方法可分为哪些?(P37)气相外延、液相外延、固相外延和分子束外延4.Wafer 的中文含义是什么?当前常用的资料有哪两种?晶圆;硅和锗5.自混杂效应与互扩散效应(P47-48)左图:自混杂效应是指高温外延时,高混杂衬底的杂质反扩散进入气相界限层,又从界限层扩散掺入外延层的现象。
自混杂效应是气相外延的本征效应,不行能完好防止。
自混杂效应的影响:○1改变外延层和衬底杂质浓度及散布○2对p/n或n/p硅外延,改变pn 结地点右图:互(外)扩散效应:指高温外延时,衬底中的杂质与外延层中的杂质相互扩散,惹起衬底与外延层界面邻近的杂质浓度迟缓变化的现象。
不是本征效应,是杂质的固相扩散带来(低温减小、消逝)6.什么是外延层?为何在硅片上使用外延层?1)在某种状况下,需要硅片有特别纯的与衬底有同样晶体构造的硅表面,还要保持对杂质类型和浓度的控制,经过外延技术在硅表面堆积一个新的知足上述要求的晶体膜层,该膜层称为外延层。
2)在硅片上使用外延层的原由是外延层在优化pn 结的击穿电压的同时降低了集电极电阻,在适中的电流强度下提升了器件速度。
外延在 CMOS集成电路中变得重要起来,由于跟着器件尺寸不停减小它将闩锁效应降到最低。
外延层往常是没有玷辱的。
7.常用的半导体资料为何选择硅?1)硅的充裕度。
硅是地球上第二丰富的元素,占地壳成分的25%;经合理加工,硅能够提纯到半导体系造所需的足够高的纯度而耗费更低的成本。
2)更高的融化温度同意更宽的工艺容限。
硅1412 ℃>锗3)更宽的工作温度。
用硅制造的半导体件能够用于比锗937℃。
更宽的温度范围,增添了半导体的应用范围和靠谱性。
CK0712半导体工艺技术复习指导考试时间:11月23日(13周周一)下午2:30-5:00, 东九楼B403考试范围:《半导体制造基础》、讲义、作业题考试题型:名词解释、选择、简答、问答考试请携带:钢笔或圆珠笔、铅笔、尺、计算器、橡皮几点注意:1.重点掌握各章节的器件或工艺原理2.公式需记忆,但不超过作业题的范围;以下为复习要点:★首先,各章布置的习题要会做,所有习题都是考试范围。
第一章绪论1.简单叙述微电子学对人类社会的作用2.解释微电子学、集成电路的概念3.列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用第二章半导体及其基本特性1.半导体、N型半导体、P型半导体、本征半导体、非本征半导体2.载流子、电子、空穴、平衡载流子、非平衡载流子、过剩载流子3.能带、导带、价带、禁带4.掺杂、正掺杂、负掺杂、施主、受主5.输运、漂移、扩散、产生、复合第三章半导体器件1.描述二极管的工作机理2.描述双极晶体管的工作机理3.描述MOSFET的工作原理第四章集成电路制造工艺概述1. 集成电路工艺主要分为哪几大类,每一类中包括哪些主要工艺,并简述各工艺的主要作用第五章晶体生长1.简述晶圆制造过程。
2.简述CZ(直拉法)生长单晶硅的过程。
3.简述悬浮区熔法(区熔法)的原理4.晶圆切割时的主标志面和次标志面指什么,有何作用?5.识别晶圆标志面。
第六章硅氧化1.硅热氧化的基本模型2.生长氧化层的两个阶段:线性阶段和抛物线阶段3.叙述干氧氧化和湿氧氧化的工艺过程和优缺点。
4.氧化层厚度表征方法第七章光刻1.光刻刻蚀光刻胶(光致抗蚀剂)正光刻胶负光刻胶反应离子刻蚀2.超净间分级3.光刻的最小线宽(临界尺寸)、分辨率、聚焦深度等主要参数的含义与计算4.掩膜材料及制作方法。
5.光刻胶(光致抗蚀剂)的主要成分及它们的作用。
6.描述正性和负性光刻胶在曝光过程中的变化。
7.遮蔽式曝光、接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光8.紫外光谱的大致范围是?紫外光曝光光源的种类。
半导体器件复习题一、半导体基础知识1、什么是半导体?半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。
常见的半导体材料有硅(Si)、锗(Ge)等。
其导电能力会随着温度、光照、掺入杂质等因素的变化而发生显著改变。
2、半导体中的载流子半导体中有两种主要的载流子:自由电子和空穴。
在本征半导体中,自由电子和空穴的数量相等。
3、本征半导体与杂质半导体本征半导体是指纯净的、没有杂质的半导体。
而杂质半导体则是通过掺入一定量的杂质元素来改变其导电性能。
杂质半导体分为 N 型半导体和 P 型半导体。
N 型半导体中多数载流子为自由电子,P 型半导体中多数载流子为空穴。
二、PN 结1、 PN 结的形成当 P 型半导体和 N 型半导体接触时,在交界面处会形成一个特殊的区域,即 PN 结。
这是由于扩散运动和漂移运动达到动态平衡的结果。
2、 PN 结的单向导电性PN 结正偏时,电流容易通过;PN 结反偏时,电流难以通过。
这就是 PN 结的单向导电性,是半导体器件工作的重要基础。
3、 PN 结的电容效应PN 结存在势垒电容和扩散电容。
势垒电容是由于空间电荷区的宽度随外加电压变化而产生的;扩散电容则是由扩散区内电荷的积累和释放引起的。
三、二极管1、二极管的结构和类型二极管由一个 PN 结加上电极和封装构成。
常见的二极管类型有普通二极管、整流二极管、稳压二极管、发光二极管等。
2、二极管的伏安特性二极管的电流与电压之间的关系称为伏安特性。
其正向特性曲线存在一个开启电压,反向特性在一定的反向电压范围内电流很小,当反向电压超过一定值时会发生反向击穿。
3、二极管的主要参数包括最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流等。
四、三极管1、三极管的结构和类型三极管有 NPN 型和 PNP 型两种。
它由三个掺杂区域组成,分别是发射区、基区和集电区。
2、三极管的电流放大作用三极管的基极电流微小的变化能引起集电极电流较大的变化,这就是三极管的电流放大作用。
第一章晶体生长技术(直拉法(CZ)、区熔法(FZ))。
半导体:常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料,如二极管、计算机、移动电话等。
导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。
N型半导体(电子型半导体),自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。
硅晶体中掺入五价元素(如磷),自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。
自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。
掺入的杂质越多,多子的浓度就越高,导电性能就越强。
P型半导体(空穴型半导体)即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。
硅晶体中掺入三价元素(如硼)。
空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。
空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。
掺入的杂质越多,多子的浓度就越高,导电性能就越强。
区熔法(FZ)特点:硅片含氧量低、纯度高、成本高、主要用于高功率IC。
难生长大直径硅晶棒。
低阻值硅晶棒、掺杂均匀度较差。
CZ法:成本低、可做大尺寸晶锭、材料可重复使用。
CZ工艺工程:籽晶熔接,引晶和缩颈,放肩,收尾。
影响因素:拉伸速率、旋转速率。
硅片制备步骤:机械加工,化学处理,表面抛光,质量测量制备流程:整形处理,去掉两端,径向研磨。
硅片制作流程:磨片和倒角(防止产生缺陷),刻蚀(去除沾污和损伤层)腐蚀液:HNO3+HF+醋酸,抛光(去除表面缺陷),清洗(去除残留沾污)晶体缺陷:点缺陷(空位缺陷;间隙原子缺陷;Frenkel缺陷);位错;层错。
杂质的作用:调节硅原子的能级,由于晶体结构的原因,固体中的全部原子的各能级形成了能带,硅通常可以分为三个能带,导带,禁带,价带。
如果所有的自由电子都在价带上就是绝缘体;如果所有的自由电子都在导带上就是导体。
半导体的自由电子平时在价带上,但受到一些激发的时候,如热、光照、电激发等,部分自由电子可以跑到导带上去,显示出导电的性质,所以称为半导体。
施主能级杂质能级要么距离导带很近(如磷),是提供电子的;受主能级要么距离价带很近(如硼),是接受电子的。
污染控制:颗粒、有机物、薄膜、金属离子:先进曝光技术;减小光源的波长:汞灯准分子激:增大透镜半径、减小焦距::A=0,去胶:(1)SiO2、氮化硅、多晶硅等衬底,可以用硫酸与过氧化氢的3:1的混合液去胶。
(2)Al衬底用发烟硝酸去胶。
(3)等离子体去胶。
刻蚀机理:化学刻蚀与中性物种有关。
物理刻蚀与离子性物种有关。
物理化学刻蚀与上述二者的协同作用有关第7章薄膜技术薄膜技术是制作元器件、电子回路、集成电路的基础。
主要淀积方式:化学气相淀积、物理气相淀积化学气相淀积技术(CVD):使用加热、等离子体和紫外线等各种能源,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。
相对的蒸发和溅射为物理气相淀积。
特点:温度低、均匀性好、通用性好、台阶覆盖性能好,适合大批量生产。
单晶(外延)、多晶、非晶(无定型)薄膜半导体、介质、金属薄膜常压化学气相淀积(APCVD),低压CVD(LPCVD),等离子体增强淀积(PECVD)等CVD反应必须满足三个挥发性标准:1.在淀积温度下,反应剂必须具备足够高的蒸汽压2.除淀积物质外,反应产物必须是挥发性的3.淀积物本身必须具有足够低的蒸气压1.热分解反应最常用的金属有14种:Al,As,Au,Cd,Co,Cu,Cr,Fe,Ni,Pb,Pt,Rh,Sn,Zn.优点:生长速度快,基片形状可以是任意的.缺点:生长过程难以控制.化学镀:不加任何电场,直接通过化学反应而实现薄膜沉积的方法。
阳极反应沉积法又称阳极氧化法是通过阳极反应来实现的氧化物的沉积。
主要用于金属氧化物涂层的制备.LB技术:利用分子活性在气液界面上形成凝结膜,将该膜逐次叠积在基片上形成分子层三种LB膜:X型-基片下沉;Y型-基片下沉和抽出;Z型-基片抽出.物理气相沉积:通过物理的方法使源材料发射气相粒子然后沉积在基片表面的一种薄膜制备技术.根据源材料粒子发射的方式分类:真空蒸发,溅射,离子束和离子辅助,外延生长技术真空蒸发沉积优点:薄膜具有简单便利、操作容易、成膜速度快、效率高等特点,缺点:是形成的薄膜与基片结合较差,工艺重复性不好。
步骤:1、蒸发源材料由凝聚相转变成气相;2、在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运;3、蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、成膜。
真空蒸发系统:真空室,蒸发源,基片蒸发方法:电阻加热蒸发,闪烁蒸发法,电子束蒸发,激光蒸发,电弧蒸发,射频加热溅射:在某一温度下,如果固体或液体受到适当的高能离子的轰击,那么固体或液体中的原子通过碰撞有可能获得足够的能量从表面逃逸。
溅射是指具有足够高能量的粒子轰击固体表面使其中的原子发射出来。
优点:1、对于任何待镀材料,只要能做成靶材,就可实现溅射;2、溅射所获得的薄膜与基片结合较好;3、溅射所获得的薄膜纯度高,致密性好;4、溅射工艺可重复性好,膜厚可控制,同时可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜。
缺点:沉积速率低,基片会受到等离子体的辐照等作用而产生温升。
溅射参数:溅射阈值,溅射率,溅射粒子的速度和能量1.原子序数大的溅射原子逸出时能量较高,而原子序数小的溅射原子溅射逸出的速度较高。
2.在相同的轰击能量下,溅射原子逸出能量随入射离子的质量而线性增加。
3.溅射原子平均逸出能量随入射离子能量的增加而增大,担当入射离子能量达到某一较高值时,平均逸出能量趋于恒定。
溅射原理:(a)溅射出来的粒子角分布取决于入射粒子的方向;(b)从单晶靶溅射出来的粒子显示择优取向;(c)溅射率不仅取决于入射粒子的能量,也取决于其质量。
(d)溅射出来的粒子的平均速率比热蒸发粒子的平均速率高的多。
溅射装置分类:1.直流溅射:靶材是良导体.2.射频溅射:靶材可以是导体,半导体和绝缘体.3.磁控溅射:通过磁场约束电子的运动以增强电子对工作气体的电离效率。
清洗:除去器件制造过程中偶然引入的“表面玷污”杂质(来自加工过程或清洗),如颗粒、杂质膜、物理吸附或化学吸附等。
清洗是一个必需的复杂的工艺过程。
清洗过程必须遵循固定的程序和顺序。
硅片的清洗:原始硅片、工艺环节前、甩胶前、去胶后等;有机溶剂:去除有机杂质(油脂、蜡等),常用甲苯、丙酮、乙醇等;无机酸:去除金属、金属离子和氧化物等,常用盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和王水等;洗液:重铬酸钾与过量的浓硫酸混合液,是强氧化剂,去除金属及氧化物、油膜等;I、II号液:以双氧水为基础。
I号为碱性,II号为酸性。
一般清洗技术净化:保证半导体工艺环境保持洁净污染来源:环境中的尘埃、杂质、有害气体;工作人员、设备、工具、药品等带入的杂质。
净化方式:空气过滤、洁净室、超净工作台。
键合、装配和封装步骤:释放、划片、分离、分选、粘片、检验、键合引线、检验、多芯片装配、检验、封装、终测目的:形成最终结构,实现最终功能;对器件进行保护,防止冲击和腐蚀;便于安装和器件散热等。
酸烧伤救治:水、NaHCO3清洗,注射葡萄糖酸钙。
碱烧伤清洗:水、醋酸或硼酸清洗。
第8章工艺集成工艺集成:运用各类单项工艺技术(外延、氧化、气相沉积、光刻、扩散、离子注入、刻蚀以及金属化等工艺)形成电路结构的制造过程。
工艺目的:形成薄膜:化学反应,PVD,CVD,旋涂,电镀;光刻:实现图形的过渡转移;刻蚀:最后图形的转移;改变薄膜:注入,扩散,退火。
CMOS工艺:选择衬底、热氧化、Si3N4淀积、光刻胶成形、Si3N4和SiO2刻蚀、隔离浅槽刻蚀、除去光刻胶、SiO2淀积、化学机械抛光、除去Si3N4、平面视图、光刻胶成形、磷离子注入、除去光刻胶、光刻胶成形、硼离子注入、除去光刻胶、退火、平面视图、牺牲氧化层生长、除去牺牲氧化层、栅氧化层生长、多晶硅淀积、光刻胶成形、多晶硅刻蚀、除去光刻胶、平面视图、多晶硅氧化、光刻胶成形、NMOS管衔接注入、除去光刻胶、光刻胶成形、PMOS管衔接注入、除去光刻胶、Si3N4淀积、Si3N4刻蚀、光刻胶成形、NMOS管源/漏注入、除去光刻胶、光刻胶成形、PMOS管源/漏注入、除去光刻胶和退火、平面视图、除去表面氧化物、Ti淀积、TiSi2形成、Ti刻蚀、BPSG淀积、BPSG抛光、光刻胶成形、接触孔刻蚀、除去光刻胶、TiN淀积、钨淀积、钨抛光、平面视图、Metal1淀积、光刻胶成形、Metal1刻蚀、除去光刻胶、平面视图、IMD淀积、IMD抛光、光刻胶成形、通孔刻蚀、除去光刻胶、TiN和钨淀积、钨和TiN抛光、平面视图、Metal2淀积、光刻胶成形、Metal2刻蚀、除去光刻胶、平面视图、钝化层淀积、钝化层成形、平面视图、完成微机电系统(MEMS):用微机械加工技术制作的包括微传感器、微致动器、微能源等微机械基本部分以及高性能的电子集成线路组成的微机电器件与装置。
MEMS中的核心元件一般包含两类:一个传感或致动元件和一个信号传输单元MEMS与传统机械区别:微尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、加工方式。