半导体工艺基础九续表面钝化PPT课件

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总结词
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企业应该加强与高校和科研机构的合作，通过产学研合作推动技术创新和成果转化，提高半导体设备工艺的研发能力和核心竞争力。
加强半导体设备工艺的研发与创新能力
总结词
人才培养、技术创新、产学研合作
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企业应该注重人才培养和技术创新，通过不断引进和培养高水平人才，推动技术创新和产品升级。
材料应具有良好的物理稳定性，以抵抗各种物理作用力的影响，如高温、高压、高速等。
半导体设备工艺材料的关键技术指标
稳定性
化学稳定性
物理稳定性
晶体质量
半导体设备工艺的挑战与解决方案
05
总结词
工艺复杂、高精度要求、技术更新快
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半导体设备工艺不仅需要高精度的制造和测量技术，还要求在微米甚至纳米尺度上实现精确控制。
半导体器件制造工艺需要精确控制，以确保最终产品具有良好的性能和可靠性。
半导体器件制造工艺概述
半导体器件制造工艺主要包括以下流程半导体材料制备：通过化学气相沉积、外延等方法制备高质量的半导体材料。晶圆制备：将半导体材料切割成一定尺寸的晶圆，以便进一步加工。图形转移：将半导体器件的结构和电路图案转移到晶圆上，常用的技术包括光刻和刻蚀。掺杂：通过离子注入或热扩散等方法将掺杂剂引入晶圆，以改变半导体的导电性质。薄膜制备：在晶圆表面沉积薄膜，常用的方法包括化学气相沉积和物理气相沉积。装配与封装：将晶圆上的半导体器件进行封装和测试，以确保其能在恶劣环境中稳定工作。
半导体器件制造工艺流程
半导体器件制造工艺中的关键技术
1. 化学气相沉积：通过化学反应在晶圆表面沉积薄膜，常用的反应包括氧化、还原、氮化等。
2. 外延：在半导体材料表面通过化学反应制备单晶体材料，以实现特定的电子学和光学性质。

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尘埃粒子在掩模版图案上 所造成的不同腐蚀的影响
现代半导体器件物理与工艺
图形曝光与光刻 3
英制系统等级数值是每立方 英尺中直径大于或等于0.5 um的尘埃粒子总数不准超 过设计等级数值。
公制系统等级数值是每立方 米中直径大于或等于0.5um 的尘埃粒子总数不准超过设 计等级数值（以指数计算， 底数为10）。
图形曝光与光刻 15
抗蚀剂
抗蚀剂是对光敏感的化合物，依其对光照的反应分成正性和负性。 正性抗蚀剂：被曝光的区域将变得较易溶解，可以在显影步骤时较容易 被去除。所产生的图案将会与掩模版上的图案一样。 负性抗蚀剂：被曝光区域的抗蚀剂将变得较难溶解，所产生的图案与掩 模版上的相反。
正性抗蚀剂包括：感光化合物、树脂基材和有机溶剂；曝光后，曝光区 的感光化合物因吸光改变了本身的化学结构而可以溶解于显影液中。 负性抗蚀剂包括：聚合物和感光化合物合成。曝光后，感光化合物吸收 光变成化学能而引起聚合物链反应，是聚合物分子发生交联，变得难溶 解于显影液中。缺点：显影中抗蚀剂吸收显影液而膨胀，限制了分辨率。
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现代半导体器件物理与工艺
图形曝光与光刻 12
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IC掩模版
现代半导体器件物理与工艺
图形曝光与光刻 13
缺陷密度是掩模版好坏的主要原因之一。掩模版缺陷可能在制造掩模版 时或是接下来的图形曝光工艺步骤中产生。即使是一个很小的掩模版缺 陷密度都会对IC的成品率产生很大的影响。成品率的定义是：每一晶片 中正常的芯片数与中芯片数之比。若取一级近似，某一层掩模版与成品 率Y之间的关系式为
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简单的成像系统
现代半导体器件物理与工艺
图形曝光与光刻 10

半导体钝化层工艺嘿，朋友们！今天咱来聊聊半导体钝化层工艺，这可真是个超级有趣又超级重要的玩意儿啊！你想想看，半导体就像是一个小世界，里面各种电子跑来跑去。

而这钝化层呢，就像是给这个小世界穿上了一层保护衣。

它就像是冬天里你穿的厚棉袄，能让半导体这个小家伙暖暖和和，不受外界的干扰和伤害。

这钝化层工艺啊，可不简单呢！就好像你要给一个宝贝小心翼翼地包装起来，不能有一点马虎。

首先呢，得选择合适的材料来做这层保护衣。

这就好比你挑衣服，得选舒服的、合适的，不然穿起来多别扭啊！而且这材料还得有各种好性能，能抗住各种折腾。

然后呢，就是怎么把这层保护衣给弄上去。

这可是个技术活，就跟你贴手机膜似的，得贴得平平整整，不能有气泡。

要是没弄好，那可就麻烦啦！半导体可能就没法好好工作啦。

这过程中还得注意好多细节呢！比如说温度啦、湿度啦，这些都能影响到钝化层的质量。

这就像你做饭，火候、调料都得掌握好，不然做出来的菜可就不好吃啦。

哎呀呀，你说这半导体钝化层工艺是不是很神奇？它能让那些小小的半导体器件变得更厉害，发挥出更大的作用。

就好像一个普通的人，经过一番精心打扮和培养，变得超级厉害，能做出很多了不起的事情。

你再想想，如果没有这钝化层，半导体得多脆弱啊！随便一点干扰可能就不行啦。

所以说啊，这钝化层工艺可真是太重要啦！它就像是一个幕后英雄，默默地守护着半导体，让它们能安心工作。

咱生活中的好多电子产品，可都离不开这半导体钝化层工艺呢！你手里的手机、电脑，家里的电视、冰箱，哪一个不是靠这小小的半导体在工作啊。

而这钝化层呢，就保证了它们能长时间稳定地运行。

总之呢，半导体钝化层工艺是个特别特别重要的东西，我们得好好重视它，好好研究它。

让它能更好地为我们的生活服务，让我们的生活变得更加美好和便利。

难道不是吗？原创不易，请尊重原创，谢谢!。

镀膜材料和工艺的不断创新
随着半导体技术的不断发展，镀膜材料和工艺也在不断进步，如高分子材料、金属材料、 无机非金属材料等，同时工艺也在不断改进，以提高薄膜的性能和可靠性。
环保和节能的镀膜技术
随着环保意识的不断提高，半导体产业也在不断推进环保和节能的镀膜技术的研究和应用 ，如采用环保材料、降低能源消究和应用，但是这
些技术的推广和应用仍然面临诸多挑战，如技术成熟度、成本、生产
效率等问题需要得到解决。
THANK YOU.
2023
半导体镀膜工艺ppt
目录
• 半导体镀膜工艺简介 • 半导体镀膜工艺分类及其特点 • 半导体镀膜工艺制程 • 半导体镀膜工艺制程控制要素 • 半导体镀膜工艺在半导体产业中的发展趋势及挑
战
01
半导体镀膜工艺简介
半导体镀膜工艺的定义
半导体镀膜工艺是一种采用物理或化学方法，在半导体基材 表面沉积一层或多层薄膜的工艺技术，以实现特定功能或提 高器件性能。
03
半导体镀膜工艺制程
真空镀膜技术
物理气相沉积(PVD)
包括溅射镀膜、蒸发镀膜等，具有高精度和高薄膜性能等优势。
化学气相沉积(CVD)
包括等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(TCVD)等，具有高 速、低温等优点。
湿法镀膜技术
电镀
通过电解液中的电化学反应，实现金属或非金属薄膜的沉积。
镀膜速率和薄膜性能的控制
镀膜速率
镀膜速率的控制直接影响到薄膜的质量和生产效率。
薄膜性能的控制
薄膜性能如硬度、致密度、颜色等需满足特定要求，需通过控制镀膜工艺参数进 行优化。
05
半导体镀膜工艺在半导体产业中的发展趋
势及挑战
发展趋势

元件最小尺寸达到0.5微米
集成电路技术的分类
集成电路技术总的可以分为“设计”和“制造”两大部分 设计是指半导体芯片的设计技术,以开发新的功能或使最终产品获得优良的
性能价格比,现在一般采用计算机辅助设计
制造：这是我们要重点介绍的）
半导体工艺--- “三超”技术：
（一）超净技术
即要求严格控制工作环境中的尘埃,做到无污染生 产。目前的尘埃颗粒直径已能控制在0.1微米
被郁闷了这么久，也该看看是怎样加工的了 半导体的制造工艺
流程
---- 芯片的加工
总结:
1.半导体材料及分类。 2.集成电路技术。 3. 半导体的使用历史 4. 半导体的加工工艺。
感谢下 载
半导体的使用
集成电路简介
所谓集成电路,是指把某一单元电路用集成工艺制作在同一基片上,使之具有 和单个分开的元器件所制作的电子线路同等或更好的功能 。
现有的集成电路,主要是将电阻、电容、二极管、三极管等元器件及其互连
芯片 线集成制作在单个半导体硅片上的半导体集成电路,又称为
芯片内部之间的线很细，芯片很薄，很容易被损坏。 芯片不能“REWORK”
三是超微细加工技术
通常把最小线宽为微米级或亚微米级的加工技术统称为微细加工技术,主要 包括晶体生长和薄层生成技术、微细图形加工技术、精密控制掺杂技术等。 决定集成电路集成度的主要因素是这些技术水平所决定的基片材料拉制的直 径大小和每个元件具有的微小尺寸。
半导体材料的使用
在几百万年前，我们的祖先是用鹅卵石。 十万年前，他们开始使用自制工具。 五千年前，他们开始使用金属工具。 五百年前，他们开始使用会爆炸的工具。 如今，我们使用半导体工具，比如我们常用的电脑，电视，手机，甚至汽车
都跟半导体有关。

t
x2
式中假定D为常数，与杂质浓度 N( x, t )无关，x 和 t 分别表示位置和扩散时间。针对不同边界条件求出 方程的解，可得出杂质浓度 N 的分布，即 N 与 x 和 t 的 关系。
两种扩散方式 恒定表面源扩散 有限表面源扩散
集成电路及微机械加工技术
20 重庆大学光电工程学院
A、恒定表面源扩散
一维情况下，单位时间内垂直扩散通过单位面积的粒子 数——即扩散流密度jp( x, t )与粒子的浓度梯度成正比。
jp(x,t)DdN d(xx,t)
扩散系数D与温度T（K）之间有如下指数关系：
D = D∞e —ΔE/kT
集成电路及微机械加工技术
18 重庆大学光电工程学院
（二）、费克第二定律——扩散方程
对硅而言，Au、Ag、Cu、Fe、Ni 等半径较小的杂质原子 按间隙式扩散，而 P、As、Sb、B、Al、Ga、In 等半径较大的 杂质原子则按替位式扩散，间隙式扩散的速度比替位式扩散的
速度快得多。
集成电路及微机械加工技术
17 重庆大学光电工程学院
§1.3 扩散系数与扩散方程 （一）、费克第一定律——扩散定律
S
x xx
体积元内杂质变化量：
N x , t t N x , t S x j x x , t j x , t S x
N (tx,t) j( x x ,t)D 2N x (2 x,t)
集成电路及微机械加工技术
19 重庆大学光电工程学院
N(x,t)D2N(x,t)
硼注入
PWELL推进
注入预氧
漂光
集成电路及微机械加工技术
11 重庆大学光电工程学院
N-
PSD硼注入
NSD光刻

三、IC构装制程
• IC構裝製程（Packaging）：利用塑膠 或陶瓷包裝晶粒與配線以成積體電路
• 目的：是為了製造出所生產的電路的保 護層，避免電路受到機械性刮傷或是高 溫破壞。
半导体制造工艺分类
MOS型
双极型
PMOS型 NMOS型 CMOS型 饱和型
非饱和型
BiMOS TTL I2L ECL/CML
SiO2
P+ N-epi P+ N-epi P+
N+-BL
N+-BL
P-SUB
涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---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 SiO2
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.
半导体制造工艺流程
半导体相关知识
• 本征材料：纯硅 9-10个9
250000Ω.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：
P
-
-
++ + ++
N
半导体元件制造过程可分为
• 前段（Front End）制程 晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wafer Fab）、 晶圆针测制程（Wafer Probe）；

半导体工艺技术
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目录
第一章：半导体产业介绍 第二章：器件的制造步骤 第三章：晶圆制备 第四章：芯片制造 第五章：污染控制 第六章：工艺良品率
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第一章 半导体产业介绍
概述
微电子从40年代末的第一只晶体管（Ge合金 管）问世，50年代中期出现了硅平面工艺，此工 艺不仅成为硅晶体管的基本制造工艺，也使得将 多个分立晶体管制造在同在一硅片上的集成电路 成为可能，随着制造工艺水平的不断成熟，使微 电子从单只晶体管发展到今天的ULSI。
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第二章 器件的制造步骤
半导体器件制造分4个不同阶段： 1.材料准备 2.晶体生长与晶圆准备 3.芯片制造 4.封装
材料 准备
晶体生 长与晶 圆准备
晶圆 制造
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封装
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第一步 材料准备
第二步晶体生长与晶圆准备
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第三步 芯片制造
制造
电性测试 （芯片分捡）
尺寸和数量是IC发展的两个共同目标。
芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，将此定义 为制造复杂性水平的标准。
通常用微米来表示。一微米为1/10000厘米。
Gordon Moore在1964年预言IC的密度每隔18～24 个月将翻一番，------摩尔定律。
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一个尺寸相同的芯片上，所容纳的晶体管数量， 因制程技术的提升，每18个月到两年晶体管数量会 加倍，IC性能也提升1倍。现以1961年至2006年 期间半导体技术的发展为例加以说明，IC电路线宽由 25微米减至65纳米，晶圆直径由1英寸增为12英寸， 每一芯片上由6个晶体管增为80亿个晶体管， DRAM密度增加为4G位，晶体管年销售量由1000 万个增加到10的18次方至19次方个，但晶体管平均 售价却大幅下降10的9次方倍。

半导体制造工艺流程
半导体相关知识
• 本征材料：纯硅 9-10个9 250000Ω.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：
P
--
--
+++++
N
半 导体元件制造过程可分为
• 前段（Front End）制程 晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wa fer Fab）、 晶圆针测制程（Wafer Probe）；
0.1um 35 350 NA NA
0.2um 0.3um 0.5
7.5
3
75
30
750
300
NA
NA
10
半 导体元件制造过程
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
衬底制备 一次氧化 隐埋层光刻 隐埋层扩散
多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解
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
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

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：ND≥1019cm-3，
N+
P+
P
N+-BL
SiO2 P+
P+
P N-epi
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—扩散
5.0um NA NA NA 7
半 导体元件制造过程
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
衬底制备 基区光刻 基区扩散 一次氧化 再氧化 再分布及氧化 隐埋层光刻 隔离扩散 发射区光刻 隐埋层扩散 隔离光刻 背面掺金 外延淀积 热氧化 发射区扩散
P型Si ρ 10Ω.cm 111晶向,偏离2O~5O
晶圆（晶片） 晶圆（晶片）的生产由砂即（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，将多晶硅融解 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
曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外
蝕刻技術（Etching Technology）
蝕刻技術（Etching Technology）是將材料使用化學 反應物理撞擊作用而移除的技術。可以分為: 濕蝕刻（wet etching）:濕蝕刻所使用的是化學溶液， 在經過化學反應之後達到蝕刻的目的. 乾蝕刻（dry etching）:乾蝕刻則是利用一种電漿蝕 刻（plasma etching）。電漿蝕刻中蝕刻的作用，可 能是電漿中离子撞擊晶片表面所產生的物理作用， 或者是電漿中活性自由基（Radical）与晶片表面原 子間的化學反應，甚至也可能是以上兩者的复合作 用。 现在主要应用技术:等离子体刻蚀