01基础绪论——【微电子工艺学】

第四章加工环境与基片清洗4.1概述4.2 环境净化4.3 硅片清洗4.4 吸杂4.5 测量方法2局部光散射栅氧化层完整性≫≫ITRS Roadmap成品率每百分之一的提升都有巨大价值！Y randomY systematic Y total 起步阶段20％80％16％上升阶段80％90％72％成熟阶段90％95％86％影响成品率的因素：5!!!......................................¾e负二项模型聚集因子¾微粒金属离子化学物质细菌污染物静电缺陷从哪里来？缺陷：Life time killers1. ¾所有可以落在硅片表面的微小颗粒1 μm2 μm 30μm 100 μm烟尘尘埃指纹印人类毛发最关心颗粒尺寸：可在空气中长时间悬浮¾可移动离子污染物Fe, Cu, Ni,Fe, Cu, Ni,每10亿单位中金属杂质Sodium（Na）50 Potassium（K）50 Iron（Fe）50 Copper（Cu）60 Nickel （Ni）60 Aluminium（Al）60 Magnesium（Mg）60 Lead（Pb）60 Zinc（Zn）60某光刻胶去除剂金属杂质含量与氢原子发生电荷交换，和硅结合而被束缚在其表面。

硅片表面氧化时，进入氧化例write, read 漏放电的峰值电流静电荷在两物体间未经控制地传递，可能损坏芯片；电荷积累产生的电场会吸引带电颗粒或极化并吸引如何控制污染、降低缺陷密度？4.2ISO, FS209E洁净度等级对照19个/M3≥0.5umISO14644-1(1999)US209E(1992)US209D(1988)EECGGMP(1989)FRANCEAFNOR(1981)GERMANYVDI2083(1990)JAPANJAOA(1989)13.520210.0M135.33M1.5113100M23534M2.51024 1,000M33,5305M3.5100A+B4,00035 10,000M435,3006M4.51,0001,00046 100,000M5353,0007M5.510,000C400,00057 1,000,000M63,530,0008M6.5100,000D4,000,00068 10,000,000M7空气洁净大于或等于表中粒径的最大浓度限值(pc/m3)度等级(N)0.1um0.2um0.3um0.5um1um5um11022 （光刻、制版）100241043 （扩散、CVD）10002371023584 （封装、测试）1000023701020352835 （单晶制备）1000002370010200352083229 61000000237000102000352008320293 7352000832002930 8352000083200029300 9352000008320000293000空气初级过滤器鼓风机亚高效过滤器高效过滤器排放口收集口出风口洁净环境洁净室局部净化垂直层流式水平层流式乱流式净化工作台净化通道局部微环境垂直层流式水平层流式乱流式净化工作台净化通道局部微环境洁净室（clean room）:泛指集成电路和其它微电子22231、屋顶：复杂的封闭式结构，有两种类型：a. 轧制铝支架加现场制作的静压箱／风道；b. 预制的整体式静压箱／风道加支架。

微电子工艺技术引言微电子工艺技术是现代电子工程领域中的关键技术之一。

它主要涉及到在微米或纳米尺度范围内，对半导体材料进行加工和制备的技术方法。

微电子工艺技术的发展使得集成电路的制造变得更加精细化和复杂化，从而推动了电子设备的发展和智能化。

本文将介绍微电子工艺技术的基本原理、常用的工艺步骤以及最新的研究进展。

基本原理微电子工艺技术主要基于半导体材料的特性和物理原理进行设计和研究。

它通过在半导体表面上进行一系列加工步骤，形成电子元件和电路。

这些加工步骤包括：光刻、沉积、蚀刻、离子注入、热处理等。

光刻是微电子工艺中最关键的步骤之一。

它通过将光敏感的光刻胶涂覆在半导体表面上，然后通过光学投影曝光和显影的方式，将电路的图形转移到光刻胶上。

接着，通过蚀刻的方式，将暴露在光刻胶上的区域去除，以形成所需的电路图形。

沉积是指在半导体表面上进行材料层的沉积，主要是用于形成导电层、绝缘层和敏感层等。

常用的沉积方法包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和溅射沉积等。

蚀刻是指通过化学或物理的方式，使材料表面的部分区域被移除。

蚀刻可以用于去除不需要的材料，在半导体制造过程中起到精确控制电路形状和结构的作用。

离子注入是将离子注入到半导体材料中，改变其导电性质的过程。

离子注入可以形成导电层和控制器件的电性能。

热处理是通过高温处理，使材料发生结构和性能的改变。

热处理可以提高材料的晶格结构和电学性能，从而改善器件的性能。

工艺步骤微电子工艺技术涉及的步骤较为复杂，下面将介绍一般情况下的典型工艺步骤：1. 表面清洁表面清洁是微电子工艺中的第一步，它可以去除杂质、氧化物和有机物等对器件性能的影响。

常用的清洗方法包括浸泡清洗、超声波清洗和等离子体清洗等。

2. 沉积沉积是指在半导体表面上沉积材料层，形成所需的结构和功能。

常用的材料包括金属、绝缘层和敏感层等。

沉积方法根据要求的材料和性能不同，选择不同的方法，如化学气相沉积、物理气相沉积和溅射沉积等。

电子行业微电子器件工艺学一、引言电子行业是一个充满发展机遇的领域，微电子器件是电子行业的核心组成部分之一。

微电子器件工艺学是研究微电子器件的制造过程和技术细节的学科。

本文将介绍微电子器件工艺学的基本概念、工艺流程和常见的微电子器件制造技术。

二、微电子器件工艺学基本概念微电子器件工艺学是一门涉及材料科学、物理学和工程学的学科，旨在研究如何制造微小尺寸的电子器件。

微电子器件通常包括晶体管、集成电路、光电子器件等。

微电子器件工艺学关注的主要内容包括材料选择、工艺流程、制造设备以及质量控制等方面。

三、微电子器件工艺流程1. 设计阶段在微电子器件的制造过程中，设计阶段是非常重要的一环。

在这个阶段，工程师根据需求和规格制定器件的结构设计和功能特点。

设计阶段的关键是确定器件的几何结构、材料选择和电路布局等。

2. 掩膜制作掩膜制作是微电子器件制造的关键步骤之一。

通过光刻或电子束曝光等技术，将设计好的掩膜图案转移到光刻胶或感光薄膜上。

这些图案将用于制造电路的导线、晶体管和其他元器件。

3. 材料准备微电子器件的制造需要使用多种材料，包括半导体材料、金属材料、绝缘材料等。

在材料准备阶段，工程师需要确保材料的纯度和质量符合要求。

此外，还需要进行材料处理和清洗，以确保材料表面的纯净度。

4. 制造工艺制造工艺是微电子器件制造的核心环节。

它包括多个步骤，如沉积、刻蚀、薄膜增长和离子注入等。

这些步骤的目的是在硅片上制造出器件的各个层次和结构。

制造工艺的关键是控制每个步骤的参数和条件，以确保设备制造出符合要求的器件。

5. 特征提取在微电子器件制造的过程中，还需要对器件进行特征提取。

这意味着通过测量和检测，确定器件各个层次的尺寸、形状和性能特征是否满足要求。

特征提取包括显微镜观察、探针测试和电学测试等。

6. 封装和测试在微电子器件制造的最后阶段，需要对器件进行封装和测试。

封装是将器件连接到引线和封装材料中，以便在实际应用中使用。

测试是通过电学测试和性能测试等手段，验证器件是否符合设计要求。

2离子注入优点掺杂浓度不受杂质源纯度的影响，工艺过程无污染注入晶片中的掺杂原子数精确可控（离子束电流＆注入时间）结深（入射离子能量）、杂质分布可控，突变型杂质分布、浅结非平衡过程，不受杂质固溶度限制，原则上对各种材料均可掺杂低温工艺，掩蔽膜选择余地大、易于实施化合物半导体掺杂垂直入射，横向扩散几乎不存在，有利于器件特征尺寸的缩小缺点会在晶体中引入晶格损伤产率低设备复杂，投资大VVIon sourceAnalyzing magnetPump Resolving aperatureAcceleratorFocusNeutral beam gateNeutral trapX & Y scan platesWaferFaraday cupQ0-30keV0-200keV8.2 离子注入系统离子注入系统：应具备合适的可调能量范围和束流强度，能满足多种离子的注入，有好的注入均匀性以及无污染等性能。

离子注入系统通常分为三部分：离子源、加速器和终端台。

5AsH 3 PH 3 BF 2in 15% H 2, all very toxicFor low E implant no acceleration1. 离子发生器：将含有注入杂质的化合物或单质元素，以气态、光微波射频一、离子源& 提供多大束流强度钨针引出极液态金属（LMIS）低熔点低蒸汽压67磁分析器如果D 大于离子束的宽度加出口狭缝的宽度，则两种质量的离子被分辨开。

当r 大而m 小时，分辨率最高。

⎣⎦m r 2R ~ 1mBF 32线性加速器例如，如果一个正电荷离子经过电势差加速管温度：室温四极透镜结构及场分布静电离子束扫描大束流机机械扫描2. 扫描系统：通常离子流截面较小（约在mm2 量级），且密度和能量分布不均匀。

因此，必须利用扫描方式，使离子流均匀地扫过晶片表面，以达到均匀注入的目的。

3. 靶室：实际的离子注入发生在靶室内，也称为终端舱室。

微电子工艺微电子工艺引论硅片、芯片的概念硅片：制造电子器件的基本半导体材料硅的圆形单晶薄片芯片：由硅片生产的半导体产品*什么是微电子工艺技术？微电子工艺技术主要包括哪些技术？微电子工艺技术：在半导体材料芯片上采用微米级加工工艺制造微小型化电子元器件和微型化电路技术主要包括：超精细加工技术、薄膜生长和控制技术、高密度组装技术、过程检测和过程控制技术等集成电路制造涉及的五个大的制造阶段的内容硅片制备：将硅从沙中提炼并纯化、经过特殊工艺产生适当直径的硅锭、将硅锭切割成用于制造芯片的薄硅片芯片制造：硅片经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂步骤，一整套集成电路永久刻蚀在硅片上芯片测试/拣选：对单个芯片进行探测和电学测试，挑选出可接受和不可接受的芯片、为有缺陷的芯片做标记、通过测试的芯片将继续进行以后的步骤装配与封装：对硅片背面进行研磨以减少衬底的厚度、将一片厚的塑料膜贴在硅片背面、在正面沿着划片线用带金刚石尖的锯刃将硅片上的芯片分开、在装配厂，好的芯片被压焊或抽空形成装配包、将芯片密封在塑料或陶瓷壳内终测：为确保芯片的功能，对每一个被封装的集成电路进行电学和环境特性参数的测试IC工艺前工序、IC工艺后工序、以及IC工艺辅助工序IC工艺前工序：（1）薄膜制备技术：主要包括外延、氧化、化学气相淀积、物理气相淀积(如溅射、蒸发) 等（2）掺杂技术：主要包括扩散和离子注入等技术（3）图形转换技术：主要包括光刻、刻蚀等技术IC工艺后工序：划片、封装、测试、老化、筛选IC工艺辅助工序：超净厂房技术超纯水、高纯气体制备技术光刻掩膜版制备技术材料准备技术微芯片技术发展的主要趋势提高芯片性能（速度、功耗）、提高芯片可靠性（低失效）、降低芯片成本（减小特征尺寸，增加硅片面积，制造规模）什么是关键尺寸（CD）？芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，特别是硅片上的最小特征尺寸，也称为关键尺寸或CD半导体材料本征半导体和非本征半导体的区别是什么？本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体，其纯度在99.999999%（8~10个9）为何硅被选为最主要的半导体材料？a) 硅的丰裕度——制造成本低b) 熔点高(1412 OC)——更宽的工艺限度和工作温度范围c) SiO2的天然生成GaAs相对Si的优点和缺点是什么？优点：a) 比硅更高的电子迁移率，高频微波信号响应好——无线和高速数字通信b) 抗辐射能力强——军事和空间应用c) 电阻率大——器件隔离容易实现主要缺点：a) 没有稳定的起钝化保护作用的自然氧化层b) 晶体缺陷比硅高几个数量级c) 成本高圆片的制备两种基本的单晶硅生长方法。