半导体器件工艺学综述.ppt

半导体器件工艺学,电子工程系,课程安排,半导体芯片制造概述半导体材料氧化淀积光刻刻蚀掺杂硅平面工艺装配与封装,第一章半导体芯片制造概述,1-1简介与发展1-2集成电路的分类1-3集成电路工艺基础1-4微芯片的制造环境,1-1简介与发展,一、几个重要发明第一个晶体管1947年BellLabs第一个商用平面晶体管1957年Fairchild第一个IC1958年TI第一个硅IC1961年Fairchild,硅片（衬底，晶圆）：制造电子器件的基本半导体材料是单晶，圆形，薄片半导体器件制作在接近硅片表面几m处淀积介质层和导电材料隔离或连接器件多层布线结构制作两到三个月，完成450道或更多的工艺步骤,二、现代的IC制造,加工前的硅片,加工后的硅片,硅芯片的器件和层,多层布线结构,多层布线,三、发展趋势,IC发展的标志：尺寸集成度摩尔定律:1964年戈登摩尔内容：芯片上的晶体管数每18个月翻一番（1975年）物理极限：一个原子尺寸约为几个A，若干原子形成一个器件。光刻技术,1-2集成电路分类,按器件导电类型：双极型、MOS型、双极MOS型按器件功能分类：数字、模拟,1-3集成电路工艺基础,一、集成电路的材料1.制造材料导体：作互连线，阻挡层，接触孔，通孔如：AlCu，TaTi及其氮化物,W绝缘体：作介质层，保护层，钝化层如：SiO2低介质高介质，Si3N4半导体：GeSiGaAsGaN掺杂,2.重要的半导体材料硅Si硅的丰裕度更高的熔化温度允许更宽的工艺容限硅1412锗937更宽的工作温度范围氧化物SiO2,二、微芯片制造工艺流程,制备硅片硅片制造硅片测试/拣选装配与封装终测,1.制备硅片,半导体级硅提炼单晶生长整形、切片等,2.硅片制造,在其表面形成器件和互连线（层）的过程薄膜生长：氧化淀积外延图形转换：光刻刻蚀掺杂：热扩散离子注入其他技术：清洗平坦化等,3.硅片测试/拣选,4.装配与封装划片，切割成芯片压焊和包封,5.终测确保集成电路通过电学和环境测试,1-4微芯片的制造环境,沾污导致成品率损失80%失效芯片是由沾污带来的缺陷引起的维护一个严格的微芯片制造环境很重要净化技术,一、沾污类型,颗粒危害检测金属杂质可动离子沾污（MIC），典型的MIC：Na+有机物沾污自然氧化层静电释放击穿电荷积累吸引颗粒,颗粒造成的缺陷,二、污染源与控制,空气人净化间厂房水工艺用化学品工艺气体生产设备,超净间,净化级别,净化级别：标定了净化间的空气质量级别，由颗粒尺寸和密度来表征参考标准：ISO标准14644FS-209E,FS-209E,净化间的控制,布局气流和压力(层状单向流，高于外界压力）空气过滤温度和湿度静电释放(采用静电消耗材料，接地，空气电离),设备的净化,工作台（穿壁式）硅片自动化处理微环境（硅片隔离技术）,三、硅片清洗,1.清洗工艺：湿法清洗（改进的RCA清洗工艺）干法清洗（利用热化学气体或等离子态反应气体与硅片表面产生化学反应，生成易挥发性反应物而去除）螯合剂、臭氧、低温喷雾清洗等其他清洗技术,2.湿法清洗办法兆声清洗喷雾