电子科大微电子工艺(第六章)刻蚀

第六章物理气相淀积物理气相淀积（PVD－Physical Vapor Deposition）： 利用某种物理方法使物质由源按一定化学计量比转移到衬底表 面并淀积形成薄膜的过程。

通常用于金属、金属氧化物或其它固 态化合物的淀积。

物理气相淀积一般以单质固态材料为源，采用各种物理方法将 源变为气态，并在衬底表面淀积成膜。

根据固体源气化方式不同， 可以把物理气相淀积技术分为真空蒸发和溅射两种最基本的方法。

物理方法 淀积在固态源气 态衬底表面薄 膜2011-03-2316.1 真空蒸发一、真空蒸发过程及设备真空蒸发：利用固体材料在高温时所具有的饱和蒸汽压进行 薄膜制备的物理气相淀积技术。

主要物理过程：在高真空环境中加热固体蒸发源，使其原子 或分子从蒸发源表面逸出，形成蒸气流并入射到衬底表面，凝结 形成固态薄膜。

真空蒸发又称为热蒸发。

主要应用：制作有源元件、器件的接触及金属互连，高精度 低温度系数薄膜电阻器和薄膜电容器的绝缘介质及电极等。

显著的优点：设备简单，操作简便，淀积薄膜纯度较高，厚 度控制比较精确，成膜速度快以及生长机理简单等等。

明显的缺点：淀积薄膜与衬底附着力较小，工艺重复性不够 理想，台阶覆盖能力较差等等。

2011-03-23 2淀积膜的台阶覆盖（step coverage）保形台阶覆盖：无论衬底表面有什么样的非平坦图形，淀积薄膜 都能保持均匀的厚度，反之称为非保形台阶覆盖。

Lθ膜厚正比于θ = arctanWW L保形覆盖：与淀积膜种类、反应系统类型、淀积条件、图形尺寸等有关。

三种机制：入射、再发射、表面迁移。

2011-03-23 3真空蒸发设备主要 由三部分组成：a. 真空系统：为蒸发 过程提供真空环境； b. 蒸发系统：放置蒸 发源以及对蒸发源加 热和测温的装置； c. 基板及加热系统： 放置衬底以及对衬底 加热和测温的装置。

真空蒸发法制备薄膜的过程包含以下几个连续的步骤： a. 加热蒸发过程：对蒸发源进行加热，使其温度接近或达到 蒸发材料的熔点，此时固态源表面原子容易逸出而转变为蒸气； b. 气化原子或分子在蒸发源与衬底之间的输运过程：原子或 分子在真空环境中由蒸发源飞向衬底，飞行过程中可能与真空室 内残余气体分子发生碰撞，碰撞次数取决于真空度以及源到衬底 间的距离； c. 被蒸发的原子或分子在衬底表面的淀积过程：飞到衬底表 面的原子发生凝结、成核、生长和成膜。

微加工技术——刻蚀简介自从半导体诞生以来，很大程度上改变了人类的生产和生活。

半导体除了在计算机领域应用之外，还广泛地应用于通信、网络、自动遥控及国防科技领域。

本文主要介绍半导体制造工艺中的刻蚀工艺。

随着半导体制造大规模集成电路技术的发展，图形加工线条越来越细，硅片尺寸越来越大，对刻蚀工艺的要求也越来高。

因此，学习了解刻蚀工艺十分必要。

本文将主要从刻蚀简介、刻蚀参数及现象、干法刻蚀和湿法刻蚀四个方面进行论述。

1、刻蚀简介1.1 刻蚀定义及目的刻蚀就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法，有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜层除去，从而在薄膜上得到和抗蚀剂膜上完全一致的图形。

刻蚀的基本目的，是在涂光刻胶(或有掩膜)的硅片上正确的复制出掩膜图形[1]。

刻蚀，通常是在光刻工艺之后进行。

通过刻蚀，在光刻工艺之后，将想要的图形留在硅片上。

从这一角度而言，刻蚀可以被称之为最终的和最主要的图形转移工艺步骤。

在通常的刻蚀过程中，有图形的光刻胶层〔或掩膜层)将不受到腐蚀源显著的侵蚀或刻蚀，可作为掩蔽膜，保护硅片上的部分特殊区域，而未被光刻胶保护的区域，则被选择性的刻蚀掉。

其工艺流程示意图如下。

1.2 刻蚀的分类从工艺上分类的话，在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀。

干法刻蚀，是利用气态中产生的等离子体，通过经光刻而开出的掩蔽层窗口，与暴露于等离子体中的硅片行物理和化学反应，刻蚀掉硅片上暴露的表面材料的一种工艺技术法[1]。

该工艺技术的突出优点在于，是各向异性刻蚀（侧向腐蚀速度远远小于纵向腐蚀速度，侧向几乎不被腐蚀），因此可以获得极其精确的特征图形。

超大规模集成电路的发展，要求微细化加工工艺能够严格的控制加工尺寸，要求在硅片上完成极其精确的图形转移。

任何偏离工艺要求的图形或尺寸，都可能直接影响产品性能或品质，给生产带来无法弥补的损害。

由于干法刻蚀技术在图形转移上的突出表现，己成为亚微米尺寸下器件刻蚀的最主要工艺方法。

rie刻蚀原理
rie刻蚀原理是一种常用于微电子制造行业的工艺，它使得电子元件能在极小的空间内获得高效运转。

本文将从三个方面详细介绍rie 刻蚀原理的步骤。

一、制备样品
首先，需要制备好待加工的样品。

在样品的表面涂上覆盖层或保护层再进行后续的加工处理。

通常情况下，覆盖层的材料可以是氧化铝、硅酸盐或者是氧化硅等。

二、制备气氛
rie刻蚀采用化学刻蚀的方法，因此在刻蚀室内需要准备好相应化学气氛。

一般是在真空的环境下，加入高纯度的气体，如氟类、氯类或者溴类气体，并控制空气龙头的流速，使它们能够化合生成金属或者化合物雾。

这个步骤中，需要严格控制化学气氛和反应条件的温度和压力等参数。

三、放入样品并开始刻蚀过程
在将样品放入刻蚀室后，需要进行放电荷工艺。

通过高频电场产生的等离子体，可以将化学气氛中的金属离子和游离原子与样品表面的覆盖层反应，从而实现刻蚀目的。

随着刻蚀时间的增加，样品表面被刻蚀的层越来越厚，物质的含量也在不断增加，这也就意味着刻蚀效率在不断提高。

通过这个步骤，可以获得带有更高精度和更好功能的电子元件。

综合来说，rie刻蚀原理不仅在微电子制造中有广泛的应用，在其他工业领域中也能发挥重要作用。

只有在全面掌握刻蚀原理和刻蚀技术之后，才能在实际应用中发挥最好的效果。

pcb 蚀刻工艺PCB 蚀刻工艺概述•PCB（Printed Circuit Board）是现代电子设备中常见的电路板，通过蚀刻工艺制成。

•蚀刻工艺是将电路图案刻蚀到铜层上，用于制作电路连接和布线。

工艺过程1.设计电路图：使用电子设计自动化软件（EDA）绘制电路图和布局。

2.制作基板：使用玻璃纤维和导电层制作基板。

3.图案光掩膜制作：使用光刻技术将电路图案转移到光掩膜上。

4.敷铜层：将铜箔覆盖在基板上，形成导电层。

5.光刻工艺：使用光照和化学液体将光掩膜上的图案转移到铜层上。

6.蚀刻：将未被光刻保护的铜蚀刻掉，形成电路连接。

7.去除光掩膜：使用溶剂去除光掩膜。

8.检测和修复：检测电路板质量并修复任何缺陷。

9.完善工艺：清洗、切割、孔加工等工艺完善电路板。

10.组装测试：将电子元件焊接到电路板上并进行测试。

优点•灵活性：可以根据需求设计任何形状和布局的电路板。

•高精度：蚀刻工艺可以实现高精度的电路图案制作。

•高效性：相对于其他制造工艺，蚀刻工艺效率较高。

不足之处•污染：蚀刻过程中使用的化学液体可能对环境有一定污染。

•人工成本：蚀刻工艺需要专业技术人员进行操作，人力成本较高。

应用领域•电子产品：PCB是电子产品中不可或缺的组成部分，广泛应用于计算机、手机、电视等设备。

•通信设备：无线路由器、基站等通信设备中使用大量的PCB。

•工业控制：PCB被广泛用于工业自动化、仪器仪表等领域。

结论PCB蚀刻工艺是一项重要的制造技术，能够为电子设备提供高性能和可靠的电路连接。

尽管存在一些不足之处，但随着技术的发展和创新，蚀刻工艺将继续发展，并在电子行业中发挥重要作用。

PCB 蚀刻工艺的未来发展基于人工智能的优化•利用人工智能技术，可以对蚀刻工艺进行优化和智能化。

•借助机器学习算法，可以自动识别并纠正电路板上的缺陷。

•通过数据分析和模型训练，可以提高生产效率和质量控制。

新材料的应用•引入新材料，如可降解材料和柔性材料，可以进一步提升电路板的性能和适应性。

纳米刻蚀工艺是一种在纳米尺度上制造和修改材料的技术，它通常涉及到使用高能量束，如电子束或离子束。

电子束刻蚀技术是纳米刻蚀工艺中的一种重要方法，它在许多高科技应用中发挥着关键作用，包括微电子、生物医学、光电等。

电子束刻蚀技术的基本原理是利用电子的超高能量来蚀刻材料。

当电子束撞击目标材料时，电子的能量被吸收并转化为物质形态的化学变化，进而实现刻蚀。

与激光刻蚀不同，电子束刻蚀不需要通过热效应来实现蚀刻，因此它对材料的热稳定性影响较小。

电子束刻蚀技术在纳米尺度上的精确性和灵活性使其在许多应用中具有显著的优势。

首先，电子束可以精确地控制刻蚀路径，从而实现复杂的图案化。

其次，电子束刻蚀可以在多种材料上进行，包括一些对激光敏感或热稳定性差的材料。

最后，电子束刻蚀的设备通常较为紧凑，易于集成，因此它非常适合于制造小型化、高密度的产品。

然而，电子束刻蚀技术也面临着一些挑战。

首先，电子束的制造和操作成本较高，这可能会限制其在大规模生产中的应用。

其次，电子束刻蚀的精度和稳定性受到许多因素的影响，包括环境条件、电子束质量等。

此外，电子束刻蚀可能会产生一些有害的副产品，需要适当的处理和排放控制。

总的来说，电子束刻蚀技术在纳米刻蚀工艺中发挥着重要的作用，它具有精确、灵活、易于集成等优点。

然而，它也面临着一些挑战，包括成本、精度和稳定性等问题。

随着技术的进步和研究的深入，我们期待电子束刻蚀技术能够克服这些挑战，进一步拓展其在纳米科技领域的应用。

刻蚀工艺发展历程刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，通过控制化学反应或物理过程，将材料表面的部分物质去除，从而得到所需的结构和形状。

在微电子、光学、生物医学等领域都有广泛应用。

本文将从刻蚀工艺的起源开始，逐步介绍其发展历程。

一、起源与初期发展刻蚀工艺的起源可以追溯到20世纪初期。

最早的刻蚀方法是机械刻蚀，即使用机械设备进行刻蚀，如机械雕刻机。

这种方法虽然简单粗暴，但却被广泛应用于半导体和光学器件的制造中。

随着科学技术的进步，人们开始尝试利用化学方法进行刻蚀。

1927年，美国化学家R. W. Wood首次提出了化学刻蚀的概念，并成功地利用酸性溶液对金属表面进行了刻蚀。

这一发现开启了刻蚀工艺的新篇章。

二、湿法刻蚀的发展在20世纪中叶，随着半导体工业的兴起，湿法刻蚀成为主流。

湿法刻蚀是利用酸性或碱性溶液对材料表面进行刻蚀。

最早的湿法刻蚀方法是浸泡刻蚀，即将待刻蚀的材料浸泡在溶液中，通过溶液与材料表面的化学反应来实现刻蚀。

随着对刻蚀工艺的深入研究，人们逐渐发现了湿法刻蚀的一些局限性，如刻蚀速率低、刻蚀精度不高等。

为了解决这些问题，人们开始探索新的湿法刻蚀方法。

1950年代，美国贝尔实验室研究人员发现，通过加热溶液可以显著提高刻蚀速率，这就是热刻蚀。

热刻蚀利用高温加速化学反应速率，从而提高刻蚀速率和精度。

人们还发现了选择性刻蚀的方法。

选择性刻蚀是指在刻蚀过程中，只对特定材料或特定方向进行刻蚀，而不影响其他材料或方向。

这种方法广泛应用于半导体器件的制造中，可以实现微米级的精确刻蚀。

三、干法刻蚀的崛起随着微纳加工技术的发展，湿法刻蚀逐渐暴露出一些局限性，如溶液的浓度控制困难、污染问题等。

为了解决这些问题，人们开始研究干法刻蚀。

干法刻蚀是利用气体或等离子体进行刻蚀。

最早的干法刻蚀方法是离子束刻蚀，即利用高能离子束对材料表面进行刻蚀。

离子束刻蚀可以实现高速刻蚀和高精度刻蚀，但设备复杂、成本高，限制了其应用范围。

后来，人们发现了等离子体刻蚀的方法。

晶边刻蚀工艺
晶边刻蚀工艺是一种微电子制造技术，主要用于半导体晶圆边缘的精细加工。

该工艺在晶圆生产过程中至关重要，通过精确控制化学或物理方式去除硅片边缘非功能区的材料，以防止边缘效应导致的器件性能异常和短路问题。

具体流程包括：先对晶圆进行预清洗和边缘保护处理，然后采用湿法刻蚀（如酸液、碱液等）或干法刻蚀（如等离子体刻蚀）对晶圆边缘进行选择性腐蚀，最后进行清洗与后处理，确保晶圆主体区域不受影响的同时，实现晶圆边缘的高质量刻蚀。

这一工艺有助于提高芯片成品率及电路稳定性。

微电子工艺的主要流程首先是晶圆制备。

晶圆是微电子工艺中的基础材料，它一般选用高纯度的硅材料。

晶圆制备的过程包括晶圆原料的选取、晶体生长、切割、抛光等多个步骤。

首先是晶圆原料的选取，高纯度的硅块作为原料，经过多道工艺加工，制成直径几英寸到几十英寸的圆形硅片。

然后是晶体生长，采用Czochralski法或者浮区法等技术，将硅原料熔化，然后拉制成长晶，待冷却凝固后，切割成薄片，再通过机械抛光和化学机械抛光等工艺，制备成光滑的表面，制成成球形、平面、或者其它所需形状规格的晶圆。

其次是化学气相沉积。

化学气相沉积是一种常用的薄膜沉积技术，它可以在晶圆表面沉积各种材料的薄膜。

这种工艺主要包括低压氧化物化学气相沉积、化学气相沉积、化学气相沉积、感应耦合等多种技术。

化学气相沉积的主要步骤包括气相前驱体的供给、化学反应、沉积薄膜，然后经过退火、电子束蒸发、溅射等工艺，制备出所需的薄膜。

再者是光刻。

光刻是微电子工艺中的一项重要技术，它可以将图案形状具备在光刻胶层上，然后将图案转移到硅片上。

光刻技术的主要步骤包括底片制备、光刻胶涂覆、暴光、显影、烘干等多个步骤。

底片制备是首先把设计好的图案形状形成在一个片子上，然后将这个图案转移到光刻胶层上。

光刻胶涂覆是将光刻胶液倒在晶片表面并通过旋转涂覆均匀的厚度。

暴光是将底片上的图案投射到光刻胶上，显影是用特定的化学溶剂将光刻胶显影出图案，然后经过烘干，清洗等工艺步骤，制备出所需的图案形状。

接下来是离子注入。

离子注入是一种集成电路制造中常用的工艺，它可以在半导体材料表面向内部注入特定杂质原子，从而改变半导体的电性能。

离子注入的主要步骤包括选择注入原料、离子注入、热退火等多个步骤。

首先是选择注入原料，这要求在制程中对所需的性能要准确，注入深度、浓度和微量等参数准确。

然后是离子注入，它通过离子束加速器加速离子到高速，并突破硅片表面，注入到硅片表面形成浅分布的掺杂区域。

最后是热退火，通过高温处理，使掺杂原子在晶格中扩散，并使其形成稳定的掺杂区域。

1、分立器件和集成电路的区别分立元件：每个芯片只含有一个器件；集成电路：每个芯片含有多个元件..2、平面工艺的特点平面工艺是由Hoerni于1960年提出的..在这项技术中;整个半导体表面先形成一层氧化层;再借助平板印刷技术;通过刻蚀去除部分氧化层;从而形成一个窗口..P-N结形成的方法：①合金结方法A、接触加热：将一个p型小球放在一个n型半导体上;加热到小球熔融..B、冷却：p型小球以合金的形式掺入半导体底片;冷却后;小球下面形成一个再分布结晶区;这样就得到了一个pn结..合金结的缺点：不能准确控制pn结的位置..②生长结方法半导体单晶是由掺有某种杂质例如P型的半导体熔液中生长出来的..生长结的缺点：不适宜大批量生产..扩散结的形成方式与合金结相似点：表面表露在高浓度相反类型的杂质源之中与合金结区别点：不发生相变;杂质靠固态扩散进入半导体晶体内部扩散结的优点扩散结结深能够精确控制..平面工艺制作二极管的基本流程：衬底制备——氧化——一次光刻刻扩散窗口——硼预沉积——硼再沉积——二次光刻刻引线孔——蒸铝——三次光刻反刻铝电极——P-N结特性测试3、微电子工艺的特点高技术含量设备先进、技术先进..高精度光刻图形的最小线条尺寸在亚微米量级;制备的介质薄膜厚度也在纳米量级;而精度更在上述尺度之上..超纯指工艺材料方面;如衬底材料Si、Ge单晶纯度达11个9..超净环境、操作者、工艺三个方面的超净;如 VLSI在100级超净室10级超净台中制作..大批量、低成本图形转移技术使之得以实现..高温多数关键工艺是在高温下实现; 如：热氧化、扩散、退火 ..4、芯片制造的四个阶段固态器件的制造分为4个大的阶段粗线条：①材料制备②晶体生长/晶圆准备③晶圆制造、芯片生成④封装晶圆制备：1获取多晶2晶体生长----制备出单晶;包含可以掺杂元素掺杂和母金掺杂3硅片制备----制备出空白硅片硅片制备工艺流程从晶棒到空白硅片：晶体准备直径滚磨、晶体定向、导电类型检查和电阻率检查→切片→研磨→化学机械抛光CMP→背处理→双面抛光→边缘倒角→抛光→检验→氧化或外延工艺→打包封装芯片制造的基础工艺增层——光刻——掺杂——热处理5、high-k技术High—K技术是在集成电路上使用高介电常数材料的技术;主要用于降低金属化物半导体MOS晶体管栅极泄漏电流的问题..集成电路技术的发展是伴随着电路的元器件如MOS晶体管结构尺寸持续缩小实现的..随着MOS晶体管结构尺寸的缩小;为了保持棚极对MOS晶体管沟道电流的调控能力;需要在尺寸缩小的同时维持栅极电容的容量;这通常需要通过减小棚极和沟道之间的绝缘介质层厚度来实现;但由此引起的棚极和沟道之间的漏电流问题越来越突出..High—K技术便是解决这一问题的优选技术方案..因为;MOS器件栅极电容类似于一个平板电容;由于MOS器件面积、绝缘介质层厚度和介电常数共同决定;因此MOS器件栅极电容在器件面积减小的前提下;采用了High—K材料后;可以在不减小介质层厚度因此栅极泄漏电流而不增加的前提下;实现维护栅极电容容量不减小的目标.. High—K材料技术已被英特尔和IBM应用到其新开发的45mm 量产技术中..目前业界常用的High—K材料主要是包括HfO在内的Hf基介质材料..26、拉单晶的过程装料——融化——种晶——引晶——放肩——等径——收尾——完成7、外延技术的特点和应用外延特点：生成的晶体结构良好掺入的杂质浓度易控制可形成接近突变pn结的特点外延分类：按工艺分类A 气相外延VPE利用硅的气态化合物或者液态化合物的蒸汽;在加热的硅衬底表面和氢发生反应或自身发生分解还原出硅..B 液相外延LPE衬底在液相中;液相中析出的物质并以单晶形式淀积在衬底表面的过程..此法广泛应用于III-V族化合半导体的生长..原因是化合物在高温下易分解;液相外延可以在较低的温度下完成..C 固相外延SPED 分子束外延MBE在超高真空条件下;利用薄膜组分元素受热蒸发所形成的原子或分子束;以很高的速度直接射到衬底表面;并在其上形成外延层的技术..特点：生长时衬底温度低;外延膜的组分、掺杂浓度以及分布可以实现原子级的精确控制..按导电类型分类n型外延：n/n; n/p外延 p型外延：p/n; p/p外延按材料异同分类同质外延：外延层和衬底为同种材料;例如硅上外延硅..异质外延：外延层和衬底为不同种材料;例如SOI绝缘体上硅是一种特殊的硅片;其结构的主要特点是在有源层和衬底层之间插入绝缘层———埋氧层来隔断有源层和衬底之间的电气连接按电阻率高低分类正外延：低阻衬底上外延高阻层n/n+反外延：高阻衬底上外延低阻层硅的气相外延的原理：在气相外延生长过程中;有两步：质量输运过程－－反应剂输运到衬底表面表面反应过程－－在衬底表面发生化学反应释放出硅原子掺杂有意掺杂：按器件对外延导电性和电阻率的要求;在外延的同时掺入适量的杂质;这称为有意掺杂..自掺杂：衬底中的杂质因挥发等而进入气流;然后重新返回外延层..杂质外扩散:重掺杂衬底中的杂质通过热扩散进入外延层..外延的应用1、双极型电路：n/n+外延;在n型外延层上制作高频功率晶体管..n/p外延：双极型传统工艺在p衬底上进行n型外延通过简单的p型杂质隔离扩散;实现双极型集成电路元器件的隔离..2、MOS电路:外延膜的主要应用是作为双极型晶体管的集电极..外延膜在MOS集成电路中的较新应用是利用重掺杂外延减小闩锁效应寄生闸流管效应..8、分子束外延MBE的原理及其应用在超高真空下;热分子束由喷射炉喷出;射到衬底表面;外延生长出外延层..9、二氧化硅膜的用途表面钝化：保护器件的表面及内部;禁锢污染物..掺杂阻挡层：作为杂质扩散的掩蔽膜;杂质在二氧化硅中的运行速度低于在硅中的运行速度..绝缘介质：IC器件的隔离和多层布线的电隔离;MOSFET的栅电极;MOS电容的绝缘介质..10、二氧化硅膜的获得方法A：热氧化工艺B：化学气相淀积工艺C：溅射工艺D：阳极氧化工艺11、热氧化机制①线性阶段;②抛物线阶段生长逐渐变慢;直至不可忍受影响氧化速率的因素有：氧化剂、晶向、掺杂类型和浓度、氧化剂的分压..热氧化生长方法：1干氧氧化：干燥氧气;不能有水分；随着氧化层的增厚;氧气扩散时间延长;生长速率减慢；适合/Si界面与硅反应..较薄的氧化层的生长..氧化剂扩散到SiO22水汽氧化:气泡发生器或氢氧合成气源；原理：3湿氧氧化：湿氧氧化的各种性能都是介于干氧氧化和水汽氧化之间;其掩蔽能力和氧化质量都能够满足一般器件的要求..4掺氯氧化：薄的MOS栅极氧化要求非常洁净的膜层;如果在氧化中加入氯;器件的性能和洁净度都会得到改善..减弱二氧化硅中的移动离子主要是钠离子的沾污影响;固定Na+离子；减少硅表面及氧化层的结构缺陷/Si界面特性：12、SiO2/Si界面杂质发生再分热氧化薄膜是由硅表面生长得到的二氧化硅薄膜..高温生长工艺将使SiO2布;与二氧化硅接触的硅界面的电学特性也将发生变化..杂质再分布：有三个因素：①分凝效应② 扩散速率③ 界面移动/Si界面杂质的再分布就远小于干氧氧化；湿氧水汽氧化速率远大于干氧氧化速率;水汽氧化SiO2氧化速率介于水汽、干氧之间;SiO/Si界面杂质的再分布也介于水汽、干氧之间..2/Si界面P-Si的反型层;以二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷;这种正电荷将引起SiO2及MOS器件阈值电压不稳定等现象..可动离子或可动电荷主要是Na+、K+、H+ 等;这些离子在二氧化硅中都是网络修正杂质;为快扩散杂质..其中主要是Na+..在人体与环境中大量存在Na+;热氧化时容易发生Na+沾污..加强工艺卫生方可以避免Na+沾污；也可采用掺氯氧化;固定Na+离子..固定离子或固定电荷主要是氧空位..一般认为：固定电荷与界面一个很薄的约30 过渡区有关;过渡区有过剩的硅离子;过剩的硅在氧化过程中与晶格脱开;但未与氧完全反应..干氧氧化空位最少;水汽氧化氧空位最多..热氧化时;首先采用干氧氧化方法可以减小这一现象..氧化后;高温惰性气体中退火也能降低固定电荷..13、氧化膜厚度的检测劈尖干涉和双光干涉：利用干涉条纹进行测量;因为要制造台阶;所以为破坏性测量..比色法：以一定角度观察SiO2膜;SiO2膜呈现干涉色彩;颜色与厚度存在相应关系..比色法方便迅速;但只是粗略估计..椭圆仪法：入射的椭圆偏振光经氧化膜的多次反射和折射以后;得到了改变椭圆率的反射椭圆偏振光;其改变量和膜厚与折射率相关..高频MOS结构C-V法：测量金属栅极的电容;利用公式测量氧化膜层的厚度..14、化学气相沉积定义化学气相淀积Chemical Vapor Deposition是通过气态物质的化学反应在衬底上淀积薄膜的工艺方法..与之对应的是：PVD蒸发和溅射;它主要应用于导体薄膜..15、淀积技术包括哪两种CVD和PVD16、LPCVD和APCVD的主要区别 LPCVD有何优势APCVD：原料以气相方式被输送到反应器内;原料气体向衬底基片表面扩散;被基片吸附;由于基片的温度高或其它能量提供给原料气体;使其发生表面化学反应;生成物在基片表面形成薄膜;而生成物中的其它物质是气相物质;扩散到气相中被带走..LPCVD：低压情况下;分子自由程较长;薄膜电极的均匀性较高..LPCVD相对APCVD的特点：增加了真空系统;气压在1-10-2Torr之间；压下分子自由程长;可以竖放基片；热系统一般是电阻热壁式..17、PECVD的机理 PECVD有何优势优势：采用等离子体把电能耦合到气体中;促进化学反应进行;由此淀积薄膜；因此该法可以在较低温度下淀积薄膜..PECVD常常是低温和低压的结合..机理：反应器的射频功率使低压气体真空度1-10Torr产生非平衡辉光放电;雪崩电离激发出的高能电子通过碰撞激活气体形成等离子体..衬底基片具有一定温度;约300℃吸附活泼的中性原子团与游离基即高能的等离子体发生化学反应;生成的薄膜物质被衬底吸附、重排进而形成淀积薄膜;衬底温度越高形成的薄膜质量越好..18、多晶硅淀积和外延淀积的主要区别..淀积多晶硅薄膜的方法：主要采用LPCVD的方法..掺杂则采用：离子注入；化学气相淀积；扩散..多晶硅的淀积和外延淀积的主要区别：硅烷的使用19、金属薄膜的用途金属化的作用1在微电子器件与电路中金属薄膜最重要的用途是作为内电极MOS栅极和电容器极板和各元件之间的电连接..2在某些存储电路中作为熔断丝..3 用于晶圆的背面通常是金;提高芯片和封装材料的黏合力..金属化的作用：集成电路中金属化的作用是将有源器件按设计的要求连接起来;形成一个完整的电路与系统..20、说明为什么铝作为通常使用的金属薄膜; 说明铜作为新一代金属薄膜的原因..铝膜：用途: 大多数微电子器件或集成电路是采用铝膜做金属化材料优点：导电性较好；与p-Si;n+-Si>51019 能形成良好的欧姆接触；光刻性好；与二氧化硅黏合性好；易键合..缺点：抗电迁移性差；耐腐蚀性、稳定性差；台阶覆盖性较差..工艺：蒸发;溅射铜膜：用途：新一代的金属化材料;超大规模集成电路的内连线；缺点：与硅的接触电阻高;不能直接使用；铜在硅中是快扩散杂质;能使硅中毒;铜进入硅内改变器件性能；与硅、二氧化硅粘附性差..优点：电阻率低只有铝的40-45% ;导电性较好；抗电迁移性好于铝两个数量级；工艺：溅射21、VLSI对金属化的要求是什么①对n+硅和p+硅或多晶硅形成低阻欧姆接触;即金属/硅接触电阻小②能提供低电阻的互连引线;从而提高电路速度③抗电迁移性能要好④与绝缘体如二氧化硅有良好的附着性⑤耐腐蚀⑥易于淀积和刻蚀⑦易键合;且键合点能经受长期工作⑧层与层之间绝缘要好;不互相渗透和扩散;即要求有一个扩散阻挡层22、Al-Si接触的常见问题及解决办法Al和Si之间不能合成硅化物;但是可以形成合金..Al在Si中溶解度很小;但是相反Si在Al中溶解度很大;这样就形成尖楔现象;从而使P-N结失效..解决尖楔问题：（1）一般采用Al-Si合金代替Al作为Al/Si的接触和互连材料..但是又引入了硅的分凝问题..（2）由于铜的抗电迁移性好;铝-铜0.5-4%或铝-钛0.1-0.5%合金结构防止电迁移;结合Al-Si 合金;在实际应用中人们经常使用既含有铜又含有硅的Al-Si-Cu合金以防止合金化即共熔问题和电迁移问题..（3）Al-掺杂多晶硅双层金属化结构：在多晶硅中掺杂重磷或重砷;构成掺杂多晶的结构..（4）铝-隔离层结构：在Al-Si之间沉积一层薄的金属层;替代磷掺杂多晶硅;成为阻挡层..23、说明难熔金属在金属连线中的作用难熔金属及其硅化物有较低的电阻率和接触电阻..难熔金属的一个广泛应用是在多层金属结构中填充连接孔;这个工序叫作过孔填充;填补好的过孔叫做接线柱..24、金属化的实现方法有几种请论述真空溅射方法金属化的实现主要通过两种方式来实现：①物理淀积A：真空蒸发淀积较早;金属铝线B：真空溅射淀积Al-Si合金或Al-Si-Cu合金错误!LPCVD难熔金属真空蒸发淀积：被蒸物质从凝聚相转化为气相；气相物质在真空系统中的输运；气相分子在衬底上淀积和生长..分为电阻、电子束等蒸发沉积..真空溅射沉积：溅射淀积是用核能离子轰击靶材;使靶材原子从靶表面逸出;淀积在衬底材料上的过程..25、说明金属CVD的优势和主要用途..金属CVD ：LPCVD可以应用于制作金属薄膜..优势：不需要昂贵的高真空泵；台阶覆盖性好；生产效率较高..用途：难控制金属；难熔金属;主要是钨..26、什么叫做光刻;光刻有何目的光刻是图形复印与腐蚀作用相结合;在晶片表面薄膜上制备图形的精密表面工艺技术..光刻的目的就是：在介质薄膜、金属薄膜或金属合金薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形;从而实现选择性扩散和金属薄膜布线的目的..27、光刻技术的图形转移分为哪两个阶段图形转移到光刻胶层；图形从光刻胶层转移到晶圆层28、列出光刻工艺的十个步骤;并简述每一步的目的..表面准备：微粒清除;保持衬底的憎水性..涂光刻胶：与衬底薄膜粘附性好;胶膜均匀;是光刻工艺的核心材料..前烘：使胶膜体内的溶剂充分挥发使胶膜干燥；增加胶膜和衬底的粘附性以及胶膜的耐磨性对准和曝光：把所需图形在晶圆表面上定位或对准；通过曝光灯或其他辐射源将图形转移到光刻胶涂层上后烘：减少效应;激发化学增强的PAG产生的酸与光刻胶上的保护发生反应并移除基团使之能溶解于显影液..显影：将掩膜板上的图形显示在光刻胶上..坚膜：除去光刻胶中剩余的溶剂;增强光刻胶对衬底的附着力..刻蚀：把显影后的光刻胶微图形下层材料的裸露部分去掉;将光刻胶图形转移到下层材料上去的工艺叫作刻蚀..去胶：刻蚀完成以后将光刻胶去除掉..29、光刻胶的分类;谈谈正胶和负胶的区别..正胶：胶的曝光区在显影中除去..正胶曝光时发生光分解反应变成可溶的..使用这种光刻胶时;能够得到与掩膜版遮光图案相同的图形;故称之为正胶..负胶：胶的曝光区在显影中保留;用的较多..具体说来负胶在曝光前对某些有机溶剂是可溶的;而曝光后发生光聚合反应变成不可溶的..使用这种光刻胶时;能够得到与掩膜版遮光图案相反的图形;故称之为负胶..30、刻蚀的方法分类;刻蚀常见有哪些问题分类：刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀..湿法刻蚀：化学腐蚀;在腐蚀液中通过化学反应去除窗口薄膜;得到薄膜图形..优点：工艺简单;无需复杂设备;选择比高；均匀性好..缺点：各向同性腐蚀；分辨率低;自动化难..干法刻蚀：使用气体和等离子体能量来进行化学反应的化学工艺..常见问题：不完全刻蚀、刻蚀和底切、各向同性刻蚀..优点：刻蚀非常有方向性各向异性;导致良好的小开口区域的精密度..缺点：选择性差..31、掺杂技术实现的两种方式以及掺杂的目的方式：扩散和离子注入目的：在晶圆表面下的特定位置处形成PN结；在晶圆表面下得到所需的掺杂浓度..32、扩散的基本原理、离子注入的基本原理及其比较微电子工艺中的扩散是杂质在晶体内的扩散;因此是一种固相扩散..晶体内扩散有多种形式：填隙式扩散、替位式扩散、填隙-替位式扩散..离子注入技术：离子注入是将含所需杂质的化合物分子如BCl3、BF3电离为杂质离子后;聚集成束用强电场加速;使其成为高能离子束;直接轰击半导体材料;当离子进入其中时;受半导体材料原子阻挡;而停留在其中;成为半导体内的杂质..离子注入时可采用热退火工艺;修复晶格损伤;注入杂质电激活..离子注入技术的优势：①离子注入克服热扩散的几个问题：A 横向扩散;没有侧向扩散B 浅结C 粗略的掺杂控制D 表面污染的阻碍②离子注入引入的额外的优势：A 在接近常温下进行B 使宽范围浓度的掺杂成为可能33、集成电路的形成集成电路的制造工艺与分立器件的制造工艺一样都是在硅平面工艺基础上发展起来的;有很多相同之处;同时又有所不同..相同点：单项工艺相同的方法外延;氧化;光刻;扩散;离子注入;淀积等..不同点：主要有电隔离;电连接;局部氧化;平整化以及吸杂等..电隔离：1PN结隔离：双极型集成电路多采用PN结隔离;是在硅片衬底上通过扩散与外延等工艺制作出隔离岛;元件就做在隔离岛上..2介质隔离：SOS集成电路Silicon on Sapphire 是最早的介质隔离薄膜电路;新材料SOISilicon on Insulator有很大发展;SOI集成电路也是采用介质隔离工艺的电路..电连接：集成电路各元件之间构成电路必须进行电连接;这多是采用淀积金属薄膜;经光刻工艺形成电连接图形;电路复杂的集成电路一般是多层金属布线;构成电连接..局部氧化：分离器件的氧化工艺是在整个硅片表面制备二氧化硅薄膜;而集成电路工艺中的氧化有时是在局部进行;如MOS型电路中以氮化硅作为掩蔽膜的局部氧化技术..平整化：超大规模集成电路的制备经过多次光刻、氧化等工艺;使得硅片表面不平整;台阶高;这样在进行电连接时;台阶处的金属薄膜连线易断裂;因此;有时通过平面化技术来解决这一问题;如在金属布线进行电连接之前;采用在硅片表面涂附聚酰亚胺膜的方法达到平面化的工艺技术..吸杂：硅单晶本身的缺欠以及电路制备工艺中的诱生缺欠;对电路性能影响很大;有源元件附近的缺欠;通过吸杂技术可以消除或减少缺欠;如通过在硅片背面造成机械损伤;喷沙或研磨;这种背损伤可以吸收杂质与缺欠..34、封装的工艺流程底部准备：底部准备通常包括磨薄和镀金..划片：用划片法或锯片法将晶片分离成单个芯片取片和承载：在挑选机上选出良品芯片;放于承载托盘中..粘片：用金硅熔点技术或银浆粘贴材料粘贴在封装体的芯片安装区域..打线：A：芯片上的打线点与封装体引脚的内部端点之间用很细的线连接起来线压焊；B：在芯片的打线点上安装半球型的金属突起物反面球形压焊；C：TAB压焊技术；封装前检查有无污染物；芯片粘贴质量；金属连接点的好坏电镀、切割筋成和印字最终测试35、封装设计金属罐法；双列直插封装；双列直插封装；针形栅格阵列封装球形栅格阵列封装；薄形封装；四面引脚封装；板上芯片COB。

微电子工艺技术微电子工艺技术是研发和制造微型电子元件和器件的一项专业技术。

随着科技的不断发展，微电子技术已经在许多领域广泛应用，比如计算机芯片、移动通信设备、汽车电子器件等。

本文将简要介绍微电子工艺技术的基本概念、主要工艺流程和应用前景。

微电子工艺技术是研发和制造电子元件的关键技术之一。

它通过利用微细加工和纳米技术，将材料在微米级别实现精确定位、加工、刻蚀和沉积，从而制造出各种微型电子器件和电子元件。

微电子工艺技术涉及的主要工艺包括晶片制造、化学蚀刻、光刻、薄膜沉积等等。

微电子工艺的主要流程包括准备硅片、晶片制造、光纳米制造技术和后期加工等。

首先，准备硅片是制造微电子元件的第一步。

硅片应用多晶硅或单晶硅制成，经过表面清洁和平整处理后，成为制造微电子元件的工作面。

然后，晶片制造是制造芯片的关键工艺。

晶片制造主要涉及的工艺包括掩膜光刻、离子注入、薄膜沉积、湿法刻蚀等等。

光纳米制造技术是微电子工艺的重要组成部分，它利用掩模和光刻技术制造出纳米级的微细结构。

最后，后期加工主要包括清洗、封装和测试等环节。

微电子工艺技术在现代科技中的应用广泛。

首先，计算机芯片是微电子技术的重要应用之一。

计算机芯片是计算机系统中心处理器的核心部分，它通过微电子工艺制造出大量的晶体管、集成电路和存储器等组件，从而实现计算和数据处理功能。

其次，移动通信设备也是微电子技术的重要应用领域。

随着移动通信技术的飞速发展，人们对手机、平板电脑、智能手表等个人移动设备的需求越来越高。

这些设备中的集成电路和芯片都依赖于微电子工艺技术制造。

此外，汽车电子器件也是微电子技术的重要应用领域。

随着汽车电子化程度的不断提高，人们对汽车的安全性、智能化和环保性能的要求越来越高，而这些功能都离不开微电子技术的支持。

总之，微电子工艺技术是研发和制造微型电子元件和器件的一项重要技术。

通过微电子工艺技术，我们可以制造出各种微型电子器件和电子元件，为计算机、移动通信设备、汽车电子器件等领域的发展提供了强有力的支持。