集成电路制造工艺 课件 第5-11章 掺杂 -集成电路测试与可靠性分析

集成电路制造工艺

--热扩散的基本原理扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点§5.1扩散的基本原理在高温下，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。思考：扩散的条件？什么是扩散？硅原子杂质原子杂质进入半导体后占据正常的晶格格点，主要是沿着空位向里扩散杂质种类：P,B,As,Al,Ga,Sb,Ge

杂质进入半导体后从一个晶格间隙跃迁到另一个晶格间隙，逐渐向里扩散杂质种类：O,Au,Fe,Cu,Ni,Zn,Mg硅原子杂质原子一、扩散机构：替位式和间隙式替位式扩散间隙式扩散替位式杂质又称慢扩散杂质，间隙式杂质又称快扩散杂质，工艺中作为掺杂一般选择慢扩散杂质，工艺容易控制。慢扩散杂质的扩散系数快扩散杂质的扩散系数形成PN结。形成一定电导率的电阻。形成晶体管的特定区域，如：双极型晶体管的基区、发射区、集电区；MOS管的源区、漏区和多晶硅栅极的掺杂。改变某些材料的机械性能。NPNP掺杂在半导体生产中的作用扩散的三个概念是杂质原子在硅片中扩散的条件之一，是指沿硅片厚度方向浓度的变化率用来表征杂质扩散快慢的物理量D=D0exp(-ΔE/KT)(阿列尼乌斯公式）单位时间内单位面积上通过的杂质的粒子数，符号：J，单位：粒子数/cm2s浓度梯度扩散系数扩散杂质流密度二、扩散规律扩散方程菲克第一定律菲克第一定律反映了杂质流密度、浓度梯度、扩散系数三者的关系负号代表从高浓度向低浓度运动XpSiO2P-SiN菲克第二定律菲克第二定律体现了浓度、距离和扩散时间三者的关系，是一个一元二次偏微分方程，要解此方程必须要有两个辅加条件一个称为边界条件，一个称为初始条件。三种不同扩散方式下的扩散规律（1）恒定表面源扩散：初始条件：t=0,x>0,C(x,0)=0边界条件：X=0,t>0,C(0,t)=CS,C(d,0)=0方程的解：在扩散过程中外界始终提供杂质源，硅片表面浓度恒定。杂质剂量公式Cs：在扩散温度下杂质在硅中的最大固浓度；Erfc：余误差函数；Q：单位面积内的杂质数量：特征扩散长度特点：表面浓度固定，杂质剂量可以调整恒定源扩散杂质分布图固溶度曲线离开硅片表面距离杂质浓度（2）有限源扩散：Q：单位面积内的杂质数量初始条件：边界条件：方程的解：表面浓度：杂质分布图离开硅片表面距离杂质浓度特点：表面浓度可调，杂质剂量固定在扩散过程中外界不再提供杂质源，扩散靠预先淀积在硅片表面薄层内的杂质向里推进。如果再分布的特征扩散长度远大于预淀积的特征扩散长度，最终杂质分布近似于高斯分布，反之，最终杂质分布接近于余误差函数分布。特点：表面浓度和杂质剂量均实现可以调整（3）两步扩散法（3）两步扩散法第一步：利用恒定表面源扩散方式在硅片表面淀积一定数量的杂质，称为预淀积。第二步：利用有限源扩散的方式使淀积在硅片表面的杂质向里推进形成一定的分布，称为再分布。1.内建电场的影响在扩散的高温下，掺入杂质基本处于离化状态三、影响扩散规律的其他因素施主杂质杂质原子正离子+电子受主杂质杂质原子负离子+空穴§5.1扩散的基本原理从表面到体内，杂质离子和载流子都存在着浓度梯度，都会由高浓度向低浓度扩散，但由于扩散速率不同，造成从表面到体内的内建电场，此内建电场有助于杂质的扩散，所以构成了电场增强因子。B-B-B-B-B-B-E内内建电场产生示意图1.内建电场的影响Di本征扩散系数ni扩散温度下本征载流子的浓度N掺杂浓度hE电场增强因子当N较小时，内建电场影响不大；当N较大时，内建电场开始产生影响，使扩散系数增大，最大可以是本征扩散系数的2倍。1.内建电场的影响现象：发射区下的基区推进深度较发射区外的基区推进深度大产生原因：在扩散层中又掺入第二种高浓度的杂质，由于两种杂质原子与硅原子的晶格不匹配，造成晶格畸变从而使结面部份陷落改进措施：采用原子半径与硅原子半径相接近的杂质2.基区陷落效应（也叫发射区推进效应）高浓度区低浓度区转折区高浓度磷扩散分布3.浅结高浓度扩散谢谢！集成电路制造工艺

--热扩散的基本原理单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点§5.2

扩散方法扩散方法气-固扩散液态源扩散：硼扩、磷扩固态源扩散：片状源、粉状源固-固扩散CVD掺杂二氧化硅扩散二氧化硅乳胶源扩散1.液态源硼扩（1）杂质源：硼酸三甲酯

利用保护性气体把杂质源蒸汽携带入石英管内，杂质在高温下分解，并与衬底表面的硅原子发生反应，杂质原子向硅片内部扩散。一.液态源扩散（2）扩散原理硼预沉积装置硼酸三甲酯高温分解出三氧化二硼，三氧化二硼在900℃左右与硅反应生成硼原子并沉积于硅表面，形成一层含有大量硼原子的SiO2，其中的硼原子继续向硅中扩散，在表面形成一层高浓度的掺杂层，完成预淀积。经过预沉积的硅片在漂去硼硅玻璃后在氧气中进行再分布，使杂质向里推进。5寸扩散炉（3）扩散设备2.液态源磷扩——三氯氧磷磷预淀积示意图液态源磷扩的基本原理与硼酸三甲酯相似，在磷扩预淀积时，由于生成的PCl5对硅有腐蚀作用，所以加入少量的氧气，将PCl5转变成P2O5减少对设备的腐蚀，同时提高了源的利用率。POCl3蒸气压较高，所以源瓶放在冰水混合物中。二.固态源扩散1.片状源硼扩片状源硼扩BN片

硼微晶玻璃片PWBPWB中的主要成份B2O3从硅片中挥发出来与硅片高温下反应生成B与SiO2

焦磷片（偏磷酸铝和焦磷酸硅）2.片状源磷扩片状源扩散的特点：设备简单，操作方便，扩散结果不受气体流量的影响，扩散均匀性好，源片容易保存Sb2O3硅片N2,O2,HCl排气HClSb2O3双温区锑扩两个恒温区分别控制源温和硅片温度，用携带气体携带了Sb2O3蒸气到达硅片表面与硅反应生成锑原子进行预淀积，预淀积结束后取出源舟3.粉状源锑扩Si-SUB掺杂SiO2纯SiO2三.CVD掺杂二氧化硅固-固扩散掺杂原理：利用硅片表面含硼或磷的氧化层作为杂质源向硅片内进行扩散，表面杂质浓度可控。掺杂SiO2的作用：提供杂质源，向硅片体内扩散纯SiO2的作用：避免杂质外扩散，改善硅片表面二氧化硅的质量，提高和光刻胶的粘附性扩散设备----PWS5000：连续式CVD设备纯二氧化硅乳胶：一种烷氧基硅烷的水解聚合物式中：掺杂二氧化硅乳胶混合型掺杂乳胶共聚型掺杂乳胶四.掺杂二氧化硅乳胶源固-固扩散混合型中的B2O3与硅反应析出硼原子，硼原子向硅片内部扩散，同时共聚型掺杂乳胶中的硼原子，高温下，获得能量克服硅键的束缚，成为游离态的硼，向硅片内部扩散。掺杂原理：谢谢！集成电路制造工艺

--扩散的质量参数与检测单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点§5.3扩散层的质量参数和检测主要参数扩散薄层电阻（方块电阻R□）结深Xj击穿电压VB主要质量问题扩散的均匀性和重复性反向击穿电压表面质量IXjLL电流流经一个长宽相等，厚为Xj的扩散薄层时所显示出来的电阻，用Rs或R□来表示。因为是长宽相等，所以又叫方块电阻，它是实质是电阻，只是表示一个方块，所以它的单位为一.扩散薄层电阻方块电阻的定义：利用长直导体电阻的公式计算公式SL所以：对于方块电阻来说所以：方块电阻与方块的尺寸无关，只与结深有关。方块电阻的大小方块电阻的物理意义：方块电阻反映了单位面积扩散进去的杂质总量，扩散的杂质越多，越小。反之，越大。所以可以通过测方块电阻来检测扩散进去的单位面积的杂质量。方块电阻的物理意义：电位差计XjGmARR1234测出V2,3I1,4，C为系数，就可以算出RsC是与样品尺寸有关的系数方块电阻的测量四探针法LL′方块电阻的应用：——计算任意长方形薄层的电阻四探针法测方块电阻的注意事项：检流计的指针为零偏，只测2，3两根探针之间的电压，而不能有电流通过。为什么？？原因：如果有电流通过，则金－半接触会形成较大的接触电阻,记为Rms,该电阻将超过半导体本身的电阻，使测量值精度受到影响。XjpNXNXNBXjNpNeoX<XjNp>Ne,整体成P型材料X>XjNp<Ne,整体成N型材料X=XjNp=Ne,形成PN结几何面二.结深1.定义：PN结所在的几何位置到硅片表面的距离恒定源扩散有限源扩散出发点——掺入的杂质浓度=原衬底掺杂浓度2.计算：A是与衬底浓度与表面浓度比值有关的系数，可以通过查曲线或表。在粗略估算结深时，经常用经验参数：当原理同外延层厚度的测量方法，利用染色液对不同导电类型的半导体材料反应速率不同的原理磨角抛光染色测距计算3.结深的测量（1）磨角染色法XYR（2）滚槽法（1）扩散的均匀性（2）重复性三.扩散中常见的质量问题造成均匀性差的原因衬底材料本身的差异恒温区的温度波动杂质蒸气压不稳定1.扩散的均匀性和重复性IIIIVVVVIV2.击穿电压（1）合金点和破坏点（2）表面玻璃层（3）白雾3.表面质量问题谢谢！集成电路制造工艺

--离子注入的基本原理单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点§5.4离子注入的基本原理先使待掺杂的原子或分子电离，再加速到一定的能量，形成一定电流密度的离子束流后直接打进半导体晶圆中，然后经过退火使杂质激活，从而达到掺杂目的。一.离子注入的定义及特点1.定义比较项目扩散法离子注入温度高温（800-1200℃）注入在中等温度下进行（小于125℃）浓度控制受源温、气体流量、扩散温度、时间等多种因素影响能在很大范围内精确控制注入杂质浓度，从1010到1017个/cm2,误差2%之间均匀性用扫描的方式控制杂质的均匀性结特性适合作深结通过控制注入能量控制注入深度，增大了设计的灵活性横向扩散有横向扩散很小，几乎没有掺杂深度受固溶度极限注入杂质含量不受硅片固溶度的限制2.特点投影射程Xp平均投影射程Rp标准偏差ΔRp注入剂量ΦRpRtXp入射离子束硅衬底二、注入的基本原理1.主要参数Φ：注入剂量：单位面积注入进去的杂质粒子数当注入杂质种类，注入能量，衬底确定后，就能确定Rp和⊿Rp

2.杂质分布公式A.计算结深例：用100Kev的B+注入到具有掺杂浓度为2*1016cm-3的硅靶中，注入剂量为5*1013cm-2,试计算结深为多少？B.确定注入能量E和注入剂量Φ例：基区杂质为6*1018cm-3的硅样品中，用P+注入形成发射区，要求硅中的最大杂质为8*1021cm-3,发射结结深为0.13μm,试估算入射离子的能量和剂量。3.注入分布的应用注入的离子不会与硅原子发生碰撞，而将深深地注入硅衬底之中，这种现象称为“通道效应”。“通道效应”发生后，离子注入的深度比理论分布深，即产生一个较长的拖尾。三.沟道效应注入的离子恰好在晶格间隙中穿梭，与硅原子发生的碰撞较少，因此能量损失的较少，他们可以在硅中穿透得很深。掩蔽氧化层<100>晶向注入方向倾斜7°先轻微的离子注入抑制沟道效应的方法：谢谢！集成电路制造工艺

--离子注入机的组成及工作原理单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点§5.5离子注入机的组成及工作原理离子注入机结构图一.离子注入机台种类：按机台外形分类卧式机台立式机台按注入能量分类低能量60Kev中能量60kev-200kev高能量200kev以上产生所需要的杂质离子和其他各种离子放电管：通过放电管使杂质离化产生各种离子吸极：利用几十千伏负高压把放电管中的正离子吸引出来二.离子注入机各部分的原理与作用工作气体源B2H6,BF3,PH3,AsH3等固态材料气化1.离子源和吸极：2.磁分析器：利用强电场使离子加速获得足够的能量能够穿跃整个系统并注入靶中加速管离子束+100kv注入深度取决于加速管的电场能量3.加速器：原理：利用带电粒子在电场中运动产生偏转的原理。防止中性原子在硅片中产生热斑使离子在X方向和Y方向上进行偏转，以便对硅片进行扫描静电扫描原理：利用带电粒子在电场中的运动产生偏转的原理。扫描外半径扫描内半径旋转机械扫描原理4.中性束流陷阱：5.X/Y偏转扫描系统：在机械扫描中，离子束固定，硅片机械移动。此法一般用于大电流注入机中，因为静电很难使大电流高能离子束偏移。束斑尺寸约为1cm宽，3cm高，机械扫描过程中，一批硅片（200mm硅片最多25片）固定在一个大轮盘的外沿，大轮盘1000到1500rpmr的速度旋转，同时上下移动，使离子束能均匀扫过硅片的内沿和外沿。轮盘也能相对于离子束方向倾斜一定角度，防止发生穿过硅晶格间隙的沟道效应。5.X/Y偏转扫描系统：-+带硅片的扫描盘在盘上的取样狭缝离子束抑制栅孔径法拉弟杯电流积分仪法拉弟杯电流测量6.靶室：接受注入离子并计算出注入剂量谢谢！集成电路制造工艺

--离子注入机的损伤与退火单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点扩散方法第五章掺杂扩散层的质量参数与检测离子注入的基本原理扩散的基本原理离子注入机的组成及工作原理离子注入的损伤与退火本章要点§5.6离子注入损伤与退火工艺消除晶格损伤撞离错位的硅原子重新回到晶格位置。激活杂质杂质取代硅原子占据晶格点，成为施、受主杂质。一、退火的作用：高温热退火：

用高温炉把硅片加热至800-1000℃并保持30分钟特点：方法简单，设备兼容，但高温长时间易导致杂质的再扩散快速热退火RTA：用极快的升温和在目标温度（一般是1000℃）短暂的持续时间对硅片进行处理。注入硅片的火通常在通入Ar或N2的快速热处理机中进行。二、退火的方法：快速热退火RTA特点：快速的升温和短暂的持续时间能够在晶格缺陷修复，激活杂质和最小化杂质再分布三者之间取得优化。谢谢！集成电路制造工艺

--平坦化的基本原理传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点传统的平坦化方法先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点第六章平坦化§6.1平坦化的基本原理平坦化就是一种移除表面凹凸，使晶片表面保持平整平坦的工艺。

2.平坦化的意义：集成度提高单层布线面积不够多层布线中间填充金属介电层平坦化高低起伏影响可靠性一.平坦化的基本概念1.平坦化的定义：集成电路高低不平的表面结构3.平坦化与非平坦化的对比平坦化的IC剖面非平坦化的IC剖面4.平坦化术语

未平坦化平滑处理局部平坦化全局平坦化部分平坦化谢谢！集成电路制造工艺

--传统的平坦化方法单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点§6.2传统平坦化方法反刻又称为回蚀、回刻。它是在表面起伏处用一层厚的介质或其它材料作为平坦化的牺牲层来填充空洞和表面的低处，然后选择合适的刻蚀方法来刻蚀这一层牺牲层，最后通过对高处的刻蚀及低处的保留来使表面平坦化。一.反刻高温回流，即在高温下利用材料具有较好的表面迁移和流动性进行低处填充。一般用于绝缘介质的平坦化。二.高温回流反刻与高温回流应用反刻可用金属层间介质的平坦化，一般实现部分平坦化或者局部平坦化高温回流高温回流适用于金属层前介质，不能用于金属层间介质，因为金属不耐高温，一般用作平滑处理或者部分平坦化。介电层金属层1.平坦化原理：A.利用类似光刻胶旋涂技术，可以把一种溶于溶剂内的介电材料填入凹槽中B.介电材料经适当的热处理后，成为一种非常近似于SiO2的物质三.旋涂玻璃法（SOG)2.平坦化工艺：涂布：转速通常在200rpm到500rpm，厚度从2000到5000固化：热垫板在80到300℃之间预固化，热炉400到450℃之间再固化ILD-1ILD-2淀积3)ILD-1SOG1)ILD-1烘烤后的SOG2)旋涂玻璃法实例谢谢！集成电路制造工艺

--先进的平坦化技术CMP单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点§6.3先进的平坦化技术CMP1.化学：硅片表面与磨料发生化学反应生成一层相对容易去除的表面层。2.机械：这层反应层在研磨压力的作用下被研磨剂机械地擦去。CMP原理包含两个方面：一.CMP平坦化的工艺原理硅片磨头转盘磨料磨料喷头抛光垫向下施加力一个完整的CMP工艺流程主要由抛光、后清洗和计量测量等部分组成，其中抛光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的三大关键要素，其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。二.CMP的工艺过程序号特点1能获得全局平坦化。2在同一次抛光过程中对平坦化多层材料有用。3各种各样的硅片表面能被平坦化。4允许制造中采用更严格的设计规则并采用更多的互连层。5能够改善金属台阶覆盖；还可以去除硅片表面的缺陷。6作为一种金属图形制备的新方法，例如大马士革工艺，借助CMP，解决铜布线图形刻蚀困难的问题。7不使用危险气体，环保安全。8适合自动化大批量生产，提高器件的可靠性和成品率。三.CMP的特点—优点1影响因素较多，会引入新的杂质和缺陷，工艺难以控制2CMP技术需要开发额外的技术来进行工艺控制和测量；3设备和消耗品费用昂贵，维护费用高。三.CMP的特点—缺点是指CMP抛光去除台阶的高度与抛光之前台阶的高度之比。它描述了硅片表面的起伏变化情况。SiO2衬底MinMaxSHpreMinMaxSHpost抛磨后测量抛磨前测量SiO2SHpost

越小，平整度越高，CMP效果越好。若SHpost=0，则DP=100%，表示CMP的平坦化完美。四.CMP的主要参数—平整度平整度（DP）片间非均匀性描述多个硅片之间的膜层厚度的变化。片内非均匀性用来衡量一个单独硅片上膜层厚度的变化量，通过测量硅片上的多个点而获得抛光垫调节、下压力分布、相对速率和硅片形状等等。四.CMP的主要参数—均匀性片内非均匀性片间非均匀性影响因素

磨除速率是指CMP抛光时去除表面材料的速率。一般突出部分的磨除速率更高。压力大，磨除快没有压力，没有磨除压力大，磨除快四.CMP的主要参数—磨除速率选择比是指在同样的条件下对两种无图形覆盖材料抛光速率的比值。选择比=磨除材料1的速率/磨除材料2的速率通常如果需要磨除材料1，保留材料2，就必须使得磨除材料1的速率如果远远大于磨除材料2的速率，选择比较大，选择性就比较好。四.CMP的主要参数—选择比CMP会引入一些新的缺陷，例如划痕、残留抛光液、颗粒等，产生的原因有很多：大的外来颗粒和硬的抛光垫容易导致划痕氧化物表面划痕里残留的钨可能导致短路不适当的下压力、抛光垫老旧、抛光垫调节不恰当，颗粒表面吸附，和抛光液干燥硅片表面的抛光液残留导致沾污。四.CMP的主要参数—缺陷擦痕凹陷氮化硅抛磨终止凹陷氧化硅(硬表面，低抛磨速率)铜去除铜(软表面，高抛磨速率)CMP技术所采用的设备主要包括：抛光机、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。抛光机是最重要的设备，它的整个系统是由三大部分组成：一个旋转的硅片夹持器（抛光头）、承载抛光垫的工作台（抛光盘）、抛光浆料供给装置（喷头）五.CMP设备1.抛光机2.抛光头磨头是用来吸附固定硅片并将硅片压在研磨垫上带动硅片旋转的装置。在传送和抛光过程中，磨头常常用真空来吸住硅片。抛光垫可以贮存抛光液，并把它均匀运送到工件的整个加工区域等作用。3.抛光垫它通常采用聚亚胺脂材料制造，类似海绵的机械特性和多孔特性，表面有特殊之沟槽，可以提高抛光的均匀性。抛光垫要求具有高平整度，高强度。抛光垫对比抛光垫背膜硅晶片抛光垫移动抛光垫背膜硅片抛光垫移动抛光垫使用后会产生变形，表面变得光滑，孔隙减少和被堵塞，使抛光速率下降，必须进行修整来恢复其粗糙度，改善传输抛光液的能力，一般采用钻石修整器来修整。抛光垫注意事项一个抛光垫虽不与晶圆直接接触，但使用寿命约仅为45至75小时。如果更换抛光垫，则同时需要添加新的抛光液。抛光液的成分

4.抛光液的成分Al2O3硬度比较大，容易对硅片擦伤，多应用于金属CMP胶体SiO2磨料能获得较好的表面平整度，表面刮痕数量少、尺寸小，应用广泛目前常用的磨料有胶体硅、SiO2、Al2O3，及CeO2等。一般由超细固体粒子研磨剂（俗称磨料）、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。为了能够快速地在表面形成一层软而脆的氧化膜，提高抛光效率和表面平整度，通常会在抛光液中加入一种或多种氧化剂，常用H2O2抛光液（特别是离子浓度大且酸碱度很高的抛光液）中还可加入适量的分散剂，使磨料颗粒之间产生排斥力，防止磨料聚集，保证抛光液的稳定性。酸性抛光液常用于抛光金属可溶性好、酸性范围内氧化剂较多、抛光效率高腐蚀性大，对抛光设备要求高，选择性较差常选择PH=4。碱性抛光液抛光非金属材料腐蚀性小、选择性pH最优为10～12在弱碱性中很难找到氧化势高的氧化剂，抛光效率较低。抛光液的分类电流CMP不适合进行层间介质（ILD）CMP检测，这是因为要保留预定的氧化层厚度，没有能引起电流变化的材料露出来。电机控制器终点探测系统RPM设备点驱动电流反馈电机电流信号终点信号电机磨头抛光垫时间电流W/Ti/TiNWTiN/SiO2SiO2六.终点检测1.电动机电流CMP终点检测光学干涉法是利用第一表面和第二表面反射形成的干涉来确定材料的厚度。以厚度测量确定终点。氧化硅硅硅片磨头光至光学探测器光纤2.光学干涉法终点检测3.红外终点检测红外检测是根据不同介质及同种介质不同厚度的红外吸收和反射系数不同的原理精确的选择平坦化终点。不同强度不同波长的红外线包含了不同物体不同材料或者厚度的信息。因此检测安全可靠，无需接触，不影响工艺过程，适合在线检测。CMP后清洗的重点是去除抛光工艺中带来的所有沾污物，包括磨料颗粒、被抛光材料带来的任何颗粒以及磨料中带来的化学玷污物。CMP后清洗是利用带有去离子水的机械净化清洗器，去离子水体积越大，刷洗压力越高，清洗效率也越高。七.CMP后清洗1.抛光压力P

P过大时，产生什么后果？P较小时，产生什么后果？思考：八.CMP质量的影响因素转速指的是抛光头上硅片的转速、抛光垫的转速以及二者之差（相对速度）。抛光垫的转速通常影响研磨的整体速率；硅片的转速则可以用以调节研磨后的整体形貌。直接影响抛光效果的重要还是他们的相对速度。如何影响？2.转速当温度升高，化学反应速度加快，磨除速率提高温度过高会引起抛光液的挥发及快速的化学反应，使表面腐蚀严重，抛光不均匀。温度过低，则会使反应速率降低低、机械损伤严重。通常抛光区温度控制在38～50℃（粗抛）和20～30℃（精抛）3.抛光区域温度4.抛光液粘度抛光液粘度增加，则流动性减小，传热性降低，抛光液分布不均匀，易造成材料去除率不均匀，降低表面质量。思考：抛光液粘度越小越好么？？5.抛光液的PH值

不同材料的抛光应选择不同的酸碱性溶液。6.抛光液的流速流速较小时？？流速较大时？？硅片、磨料及抛光垫三者之间的摩擦力较大，温度升高，表面粗糙度增大，硅片表面平整度会降低；反应速度较快，产生的反应产物能及时脱离表面．使得抛光表面温度相对一致，获得较好的抛光效果。但流速过大，又会破坏抛光表面平整度，降低抛光效率。7.磨粒尺寸、浓度及硬度

当磨粒尺寸、硬度、浓度增加，抛光速率增加磨粒尺寸过小则易凝聚成团，使硅片表面划痕增加硬度过大，则划痕增加，表面质量下降。磨粒浓度增加，硅片表面缺陷（划痕）增加，表面质量降低。谢谢！集成电路制造工艺

--CMP平坦化的应用单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点传统的平坦化方法第六章平坦化先进的平坦化技术CMPCMP平坦化的应用平坦化的基本原理本章要点1.磨除速率

氧化硅CMP磨除速率受压力和运动速率的影响。R=KPV

R是磨除速率

P是所加压力V是硅片和抛光垫的相对速度K与设备和工艺有关的参数，包括氧化硅的硬度、抛光液和抛光垫等参数一.二氧化硅的CMP§6.4CMP平坦化的应用2.ILD层间介质CMP表5-2硅靶中各种离子的Rp,ΔRp值（单位：）3.浅沟槽隔离CMP

CVD法淀积氧化层抛光后的STI氧化层去除氮化硅采用化学机械抛光法进行平坦化P-外延层P+硅衬底P-阱n-阱123

早期的PolyCMP工艺较难达到良好的研磨速率，研磨后晶圆表面的平整度不稳定的继续进行。研磨终点的精确控制也是PolyCMP的重点。

PolyCMP要能够很低的缺陷率和掺杂物的损失。缺陷越少，则器件良率就越高。二.多晶硅CMP二.多晶硅的CMP抛光垫2）机械磨除旋转表面刻蚀和钝化3）再钝化磨料向下施加力氧化硅金属氧化硅金属氧化硅金属三.金属的CMP铜双大马士革工艺层间介质淀积，通孔刻蚀阻挡层金属淀积，CVD淀积铜种子层CMP抛光清除多余的铜铜电镀Cu的CMP第一步磨掉晶圆表面的大部分金属；第二步降低研磨速率的方法精磨与阻挡层接触的金属，并通过终点侦测使研磨停在阻挡层上；第三步磨掉阻挡层以及少量的介质氧化物，并用大量的去离子水（DIW）清洗研磨垫和晶圆两侧表面。第一步先在层间介质氧化层上光刻出图形，通过刻蚀出通孔。淀积一层薄的Ti/TiN复合膜??淀积钨覆盖所有的通孔和层间介质氧化层表面。利用CMP技术将钨抛光至层间介质氧化层表面，并利用氧化硅作为停止层，钨插塞完成，相邻的金属层实现电连接。第二步第三步第四步Ti改善金属钨与SiO2的粘附，TiN作为金属钨的扩散阻挡层并有助于改善源漏接触电阻。钨的CMP谢谢！集成电路制造工艺

--硅单晶的制备第七章衬底制备硅单晶的制备硅单晶的质量检验硅圆片的制备本章要点第七章衬底制备硅单晶的制备硅单晶的质量检验硅圆片的制备本章要点点沙成“金”信息大厦的金砖本节主要内容：1.多晶硅的制备3.单晶硅的制备§7.1半导体硅单晶的制备直拉法悬浮区熔法2.从多晶硅制备单晶硅的原理1.单晶、多晶的概念

2.多晶硅的制备

SiHCl3还原法一.多晶硅的制备单晶：由分子、原子或离子按统一规则周期

性排列构成的晶体称为单晶。多晶：—由若干个取向不同的小单晶构成的晶

体称为多晶粗硅粉纯度99.9%粉碎酸浸法提纯

焦碳还原硅

石（

SiO2）工业粗硅纯度95～99%SiHCl3精馏纯SiHCl3提纯氢还原纯多晶硅纯度5个9合成中间化合物区熔法多晶硅电子级纯（9个9）用于半导体生产光伏级纯（6-7个9）太阳能电池生产用电子级纯多晶硅纯度可达9个“9”SiHCl3还原法的化学反应式：三氯氢硅的沸点为31.5℃,与绝大多数杂质的氯化物挥发温度相差较大,所以可用精馏法提纯。1.从多晶转变成单晶的实质：原子按统一规则进行重新排列2.从多晶硅制备单晶的三个条件：（1）使原子具有一定的动能（2）使原子排列有一个标准（3）使重新排列后的原子稳定下来加热提供籽晶提供过冷温度二.从多晶硅制单晶硅的原理3.单晶硅制备的方法(Float-Zone）

FZ法单晶硅制备直拉法悬浮区熔法(Czochralski，CZ法)，所占的比例更大，超过85%

又叫切克拉斯基法，简写CZ

,是把具有一定晶向的单晶----籽晶插入到熔融的Si中，控制一定的过冷温度，以一定的速度将籽晶缓慢提升并同时将籽晶轴旋转，新的晶体就在籽晶下生长出来了。

1.直拉法概念三.直拉法制备单晶硅美国凯克斯公司(Kayex)300mm直拉单晶炉提拉机构炉体电气控制系统气氛控制系统2.设备------直拉单晶炉直拉法的设备主要包括四个部份：直拉单晶炉炉体机械传动系统气氛及气压控制系统电气控制系统顺时针单晶接收室籽晶夹具籽晶颈部晶锭坩埚和熔料热屏蔽加热器泵抽气口泵抽气口波纹管坩埚轴逆时针磁流体密封法兰真空腔观察窗氩气流热屏蔽石墨杯(1)炉体：石英坩埚石墨坩埚托石墨加热器热屏蔽包括炉腔及炉腔中的所有部件拉单晶硅用的石墨热场(3)气氛控制系统真空气氛：杂质挥发严重，容易出现跳硅常压氩气氛：对系统的密封性要求低，但氩气的消耗大低压氩气氛：较常用的一种气氛控制方法(2)机械传动系统提拉机构坩埚升降和转动机构（包括气体源、流量控制、排气）(4)电气控制系统控制晶体生长的基本工艺参数，如熔硅的温度，升降的提拉的速度等，包括侦测感应器和电脑控制器3.拉单晶工艺搭桥跳硅：熔硅在坩埚内沸腾似地跳跃搭桥：上部熔硅和下部熔硅的脱离容易出现两种现象：跳硅、搭桥使多晶硅熔化以便重新结晶注意三个方面：坩埚的位置、熔硅的温度和熔硅的量（1）熔硅：给熔硅一个晶核（籽晶），提供标准，使其在过冷温度下能够按标准结晶（2）引晶（下种）：注意：籽晶与熔硅的接触情况，如果籽晶迅速熔断，说明熔硅温度过高，如果熔硅沿着籽晶迅速攀沿，说明温度过低籽晶（3）收颈：位错线颈部抑制位错从籽晶向颈部以下的单晶延伸通过略升温和加快提拉速度使直径减小。得到所需要的单晶直径通过略降温和减慢提升速度使直径增大，直到所需要的单晶直径（4）放肩：避免出现锋利的棱角产生较多的缺陷（5）转肩：获得单晶硅棒，单晶的部份特征显示出来，过程中严格控制旋转和提拉速度，并进行坩埚的自动跟踪。（6）等径生长：使坩埚中的熔硅全部拉完，保持坩埚的完整性。（7）收尾：

(a)下种（b）收颈(c)放肩

(d)转肩(e)等径生长(f)收尾

CZ法拉制单晶硅锭及硅片CZ法拉制300mm和400mm的单晶硅锭（TOKYO）优点能够拉大直径的单晶，目前6英寸以上的硅片基本都是用直拉法拉制而成。缺点单晶中氧、碳等杂质含量高，主要来自于石英坩埚和石墨坩埚托。4.直拉法特点应用生产16兆位的动态存储器，直径6英寸的硅片可出芯片100个，而直径8英寸的硅片可出芯片200个。简写FZ法，是利用高频感应线圈对多晶锭逐段融化,在多晶锭下端装置籽晶，熔区从籽晶和多晶锭界面开始，当熔区推进时，单晶锭也拉制成功了。1.悬浮区熔法概念四.悬浮区熔法制备单晶硅销钉承重小球籽晶瓶颈单晶熔化部份多晶料柱射频线圈2.设备原理图天津环欧半导体德国普发拓普公司优点由于不用坩埚和石墨加热器，所以氧、碳杂质含量少缺点由于多晶硅棒是靠熔硅的表面张力支撑，所以不能拉大直径的单晶应用区熔硅单晶纯度高，晶格结构相对更完美，是大功率器件、探测器器件的主要材料3.悬浮区熔法制单晶的特点从3英寸到12英寸硅片的直径大小比较谢谢！集成电路制造工艺

--硅单晶的制备单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第七章衬底制备硅单晶的制备硅单晶的质量检验硅圆片的制备本章要点第七章衬底制备硅单晶的制备硅单晶的质量检验硅圆片的制备本章要点§7.2硅单晶的质量检验单晶锭拉完以后，主要从以下几个方面进行质量检验：物理性能是否单晶晶向直径电气参数导电类型电阻率少子寿命载流子迁移率缺陷位错微缺陷（1）对光的反射单晶对光线反射均匀，表面光滑，色泽一致多晶是由多个小单晶构成，两个单晶体相交地方，有反射光线，色泽不一致（2）棱线单晶结构对称，有规则的棱线多晶的棱线不规则，不明显一.物理性能的检验1.单晶体的检验：2.晶向的测定：三根或六根：（111）晶向四根或八根：

(100）晶向六根不对称：（110）晶向（2）位错腐蚀法：（1）根据棱线的数目判定晶向：原理：位错处原子排列不规则，所以位错处原子首先被腐蚀，不同的晶向，腐蚀坑的形状不同，所以可以根据腐蚀坑的形状判定晶向。腐蚀液：铬酸腐蚀液HF（48%）：铬酸溶液（5克分子浓度）=1：1结论：（111）晶向（100）晶向（110）晶向位错腐蚀法还可以测试硅单晶中的缺陷（1）热探针法原理：利用半导体温差电动势的效应I：电阻丝使AB探针产生热量，在探针A端半导体由于受热产生非平衡载流子II：金半接触产生整流结，产生的非平衡少子被扫入探针中III：从A点到D点存在一个多子的浓度梯度，于是多子就由热端向冷端运动，形成电位差IV：由光点检流计的偏转方向即可判定导电类型（2）霍尔法：原理：利用半导体的霍尔效应（一般了解）+-ADBCG1.导电类型的测量二.电气参数的检验2.电阻率的测量----四探针法测量原理：样品为半无限大样品，在1，4探针中通电流，2，3探针测出半导体的电压，根据电阻率ρ～f(V2,3,I1,4)的公式可算出电阻率Ρ=2πsV2,3/I1,4G电位差计1234GS少子寿命----少数载流子从非平衡状态恢复到平衡状态的时间就是少子存在的时间，称为少子寿命。测量----光电导衰减法（一般了解）3.少子寿命的测量谢谢！集成电路制造工艺

--硅圆片的制备单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第七章衬底制备硅单晶的制备硅单晶的质量检验硅圆片的制备本章要点第七章衬底制备硅单晶的制备硅单晶的质量检验硅圆片的制备本章要点§7.3硅衬底的制备硅衬底制备的工艺流程：整形处理基准面研磨定向切片磨片倒角抛光刻蚀清洗检查包装通过在硅片上磨出主平面和次平面，可以在机械加工中作为硅片定位的参考面，同时可以快速的识别硅片的晶向和导电类型一.基准面或基准槽研磨注意：对于直径等于或大于200mm的晶体不再磨出基准面，而是沿着晶锭长度方向磨出一个小沟。定位面标准硅片定位槽P(111)N(111)P(100)N(100)激光定向仪原理图作用：通过定向使切片能沿硅晶体的解理面裂开，提高成品率，同时可以根据器件的要求先择偏离某一晶向一定的角度方法：激光定向法二.定向目前主要采用的切片方法：内圆切割法内圆切割机三.切片目前主要采用行星式双面磨片法四.研磨五.倒角倒角规格θ

为20°或40°金刚砂轮硅片倒角效果图二氧化硅乳胶化学机械抛光进一步去除硅片表面的损伤层，以获得光亮如镜的表面将SiO2粉末放入NaOH中，小部份SiO2与NaOH反应，大部份悬浮在NaOH中形成乳胶六.化学机械抛光目的方法原理化学机械抛光示意图抛光液抛光垫压力硅片夹持器硅片谢谢！集成电路制造工艺

--芯片组装工艺流程第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点§8.1芯片组装工艺流程组装又称后道工序，是指将中测后的合格芯片从圆片上装配到管座上并进而封装成为实用性的单个元器件或集成电路。一.组装工艺的目的二.组装工艺的作用1.保护作用给芯片提供一个坚硬的外壳，提高器件或电路的机械强度2.电气传导给器件或电路提供适当的管脚，使内部电学功能转移到管脚上3.隔绝作用隔绝芯片与外界的接触，使它工作时不受或少受外界的影响4.提供散热封装可以给芯片提供一定的散热装置，防止芯片过热5.电磁屏蔽金属封装的器件或电路可以起到电磁屏蔽的作用减薄与划片贴片键合封装去飞边电镀切筋成型打印、成测包装出货三.组装工艺的流程四.减薄减薄的目的：在前道工序中，为减少硅片的碎裂和防止硅片翘曲，硅片不能太薄，但硅片厚了会带来如下的问题：硅片太厚不容易划片硅片太厚不容散热硅片太厚，体电阻增加，器件的饱和压降会增大所以在做封装前要对硅片进行减薄四.划片与裂片划片的目的：将具有数百个集成电路的管芯的圆片分割成许多单独的管芯以便装片。划片的方法：

金刚刀划片激光划片金刚砂轮划片

五.贴片（装片）贴片的目的：将镜检好的芯片放在基板（或引线框架）上的指定位置，并且粘结固定到基板（或引线框架）贴片的要求导热和导电性能好机械强度高，可靠性好化学稳定性好装配定位准确贴片的方法：贴片方式粘结方式技术要点技术优缺点共晶粘贴法金属共晶化合物：扩散预型片和芯片背面镀膜高温工艺、CTE失配严重，芯片易开裂焊接粘结法锡铅焊料，合金反应背面镀金或镍，焊盘淀积金属层导热好，工艺复杂，焊料易氧化导电胶粘结法环氧树脂（填充银），化学结合芯片不需预处理，粘结后固化处理，或热压结合热稳定性不好，吸潮形成空洞、开裂共晶粘贴法共晶粘贴法是利用金-硅合金，先将硅片置于已镀金膜的陶瓷基板芯片底座上，再加热到约425℃，借助金-硅共晶反应，液面的移动使硅逐渐扩散至金中形成紧密接合，从而完成芯片粘贴焊接粘贴法焊接粘贴在芯片背面淀积一定厚度的金或镍，用铅-锡合金制作的焊料将芯片很好的焊接在焊盘上。焊接条件：热氮气或能防止氧化的气氛，防止焊料的氧化和孔洞的形成。工艺特点：焊接粘贴法热传导性好导电胶粘贴（环氧树脂黏贴）

常用环氧、聚酰亚胺、酚醛以及有机树脂作粘贴剂。加金、银粉—导电胶；加氧化铝—绝缘胶。导电胶粘贴法操作简便，是塑料封装常用的芯片粘贴法，但缺点是热稳定性不好。它容易在高温时发生劣化及引发粘贴剂中有机物气体泄漏，使产品可靠性降低，因此不适用于高可靠度的封装。应用：环氧树脂粘贴牢固，有良好的传热和散热功能，广泛用于IC芯片的粘贴，尤其是MOS电路。装片与粘贴的质量控制常见的有以下质量问题：1.

芯片位置异常a.芯片倾斜b.芯片平移c.芯片旋转d.未和银膏对齐2.虚焊工艺规范选择不当清洁度差+-5°以下为合格品）+-0.35mm以下为合格者+-0.35mm以下为合格者+-5°以下为合格品六.键合键合的定义

将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板上的金属布线焊区连接，实现芯片与封装结构的电路连接。打线键合技术（WBwirebonding)倒装芯片键合（FCBflipchipbonding)载带自动键合技术（TAB)键合的方式七.封装封装的定义在一定的温度、压力、时间条件下，在特定的封装模具中（根据封装外形所设计），用熔化的环氧塑封树脂把经过贴装、互连的芯片与引线框封装成为具有一定外形特征产品的过程。金属封装塑料封装陶瓷封装封装的方式金属封装坚固耐用，热阻小有良好的散热性能，有电磁屏蔽作用，但是缺点是成本高，重量重，体积大塑料封装重量轻，体积小，有利于微型化，节省大量的金属和合金，成本降低，适合于自动化生产，但机械性能差，导热能力弱，对电磁不能屏蔽，一般适用于民品。八.去飞边毛刺毛刺飞边是指封装过程中，塑封料树脂溢出、贴带毛边、引线毛刺等飞边毛刺现象。介质去毛刺飞边：通过研磨料和高压空气一起冲洗模块，研磨料在去除毛刺的同时，可将引脚表面擦毛，有助于后续上锡操作。溶剂去飞边毛刺和水去飞边毛刺：利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛刺飞边，常用于很薄毛刺的去除。九.电镀采用电镀的方式在引脚上进行镀上一层保护性薄膜（焊锡），以增加引脚抗蚀性和可焊性。电镀之前要先将引脚清洗，然后将芯片引脚放入电镀槽进行电镀（焊锡），最后进行烘干即可。上焊锡方法除了电镀工艺外，还可以采用浸锡工艺。浸锡工艺流程为：去飞边、去油和氧化物、浸助焊剂、加热浸锡、清洗、烘干十.切筋成型切筋工艺，是指切除框架外引脚之间的堤坝（dambar）及在框架带上连在一起的地方；打弯工艺则是将引脚弯成一定的形状，以适合装配的需要。十一.打码打码是在封装模块顶部印上去不掉的、字迹清楚的字母和标识，包括制造商信息、国家、器件代码等，主要是为了便于识别和可跟踪。打码方法有多种，其中最常用的是印码（Print）方法：包括油墨印码和激光印码两种。

谢谢！集成电路制造工艺

--引线键合技术单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点§8.2引线键合技术一.定义和方法定义：打线键合技术是将细金线（或铜线）按照顺序打在芯片焊盘和封装基板的焊盘或引脚架上形成芯片互连的一种技术。方法：热压键合超声键合热超声球键合二.热压键合定义：利用加热和加压，使金属引线和管芯的金属层键合在一起，并将管芯的电极引线和管座相应的电极处引线连接起来。原理：由于金属丝和管芯上的铝层同时受热受压，接触面产生塑性形变，并破坏界面的愧疚化膜，使两者接触面接近原子引力范围，产生强烈吸引达到键合，同时金属引线和金属表面不平整，加压后高低不平处相互填充而产生强性嵌合作用，使两者紧密接触。原理：利用磁致伸缩换能器将超声波能量转换成机械振动，经变辐杆传给劈刀，劈刀在对金属施加压力的同时，带动金属在被焊接的金属表面迅速摩擦，金属表面产生塑性形变并破坏表面氧化层，使两个纯净清新的金属表面紧密接触，形成牢固的焊接。三.超声键合操作过程：将金丝穿过劈刀的毛细管用氢气火焰使金丝端部熔成金球利用超声键合法使金球与芯片上的电极区金属膜形成牢固的压焊点提升和移动劈刀压焊引线框架上的压焊点将引线折断四.热超声球键合五.键合质量分析1.外观检查检查键合的第一焊点及第二焊点是否符合质量要求2.推理拉力检测使用拉力计和推力计分辨检查键合的第一焊点和第二焊点的牢固性谢谢！集成电路制造工艺

--封装技术单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点第八章组装工艺芯片组装工艺流程引线键合技术芯片封装技术本章要点§8.3封装技术分类材料金属封装塑料封装陶瓷封装组装方式通孔插装PHT表面安装SMT一.封装的分类带引线芯片载体PLCC和CLCC双列直插式封装针栅阵列封装方型扁平封装球栅阵列封装二.常见的封装形式直插式封装DIP(DualIn－linePackage)引脚数一般不超过100个。是Intel8位和16位处理芯片采用的封装方式，缓存芯片、BIOS芯片和早期的内存芯片也使用这种封装形式。它的引脚从两端引出，需要插入到专用的DIP芯片插座上。扁平封装QFP的封装形式最为普遍。其芯片引脚之间距离很小，引脚很细，很多大规模或超大集成电路都采用这种封装形式，引脚数量一般都在100个以上。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板芯片采用这种封装形式。小外形封装小外形封装（SOP）是一种贴片的双列封装形式，引脚从封装两侧引出。现在有SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。与DIP封装相比，SOP封装的芯片体积大大减少栅格阵列封装PGA（PinGridArrayPackage）芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，以芯片为中心在四周围成2-5圈引脚。安装时，将芯片插入专用的PGA插座。球栅阵列封装简称BGA(BallGridArrayPackage)它算是第三代面矩阵式（AreaArray）IC封装技术。它在晶粒底部以阵列的方式布置许多锡球，用这些锡球代替传统的导线架，每个锡球就是一个引脚，锡球规则的排列在芯片底部，就形成了这种独特的封装结构BGA封装芯片尺寸封装封装后尺寸不超过原芯片的1.2倍或封装后面积不超过裸片面积的1.5倍。FCB和引线键合（WB）技术都可以用来对CSP封装器件进行引线键合。多芯片模块组装（MCM）是一种由两个或两个以上裸芯片或者芯片尺寸封装（CSP）的IC组装在一个基板上的模块，模块组成一个电子系统或子系统。基板可以是PCB、厚/薄膜陶瓷或带有互连图形的硅片

圆片级封装WLP

圆片级封装（WLP）是指管芯的外引出端制作及包封全在完成前工序后的硅圆片上完成，然后再分割成独立的器件。这是最新一代的封装技术.WLP工艺流程推动封装发展的因素是功率、重量、引脚数、尺寸、密度、电特性、可靠性、热耗散，价格等。粗略地归纳封装的发展进程：结构方面是TO→DIP→LCC→QFP→BGA→CSP；材料方面是金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料；引脚形状是长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点；装配方式是通孔插装→表面贴装（SMT）→直接安装三.封装技术的发展集成电路封装技术发展趋势谢谢！集成电路制造工艺

--洁净技术等级第九章洁净技术洁净设备清洗技术本章要点洁净技术等级标准纯水制备第九章洁净技术洁净技术等级标准洁净设备纯水制备清洗技术本章要点洁净技术（CRT：CleanRoomTechnology）是适应实验研究与产品加工精密化、微型化、高纯度、高质量和高可靠性等要求诞生的一门新兴技术，可保证特别干净清洁的生产和科研环境，以防止生产与研究工作受环境因素干扰和影响，保护产品不受有害物质污染为核心内容。一.洁净技术的定义§9.1洁净技术等级洁净度的概念：用每立方英尺空气中所含的直径大于0.5微米的颗粒数来衡量立方英尺与升的换算：1英尺（foot)=12英寸，1英寸=2.54cm，1立方分米=1升，所以：1立方英尺=28.3立方分米=28.3升洁净度美国标准级别尘埃压力/Torr温度粒径（μm)

粒/ft3粒/l范围推荐值误差1000.51003.51.2519.4-2522.22.8100000.5

10000

3505.0652.3100000

0.510000035005.0700250.28洁净度我国标准空气洁净度等级（N）大于或等于所标粒径的粒子最大浓度限值（pc/m3）0.1um0.2um0.3um0.5um1um5um1102

210024104

31，000237102358

4（十级）10，0002，3701，02035283

5（百级）100，00023，70010，2003，520832296（千级）1，000，000237，000102，00035，2008，3202937（万级）

352，00083，2002，9308（十万级）

3，520，000832，00029，3009（一百万级）

35，200，0008，320，000293，000谢谢！集成电路制造工艺

--洁净设备单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第九章洁净技术洁净设备清洗技术洁净技术等级标准纯水制备本章要点第九章洁净技术洁净设备清洗技术洁净技术等级标准纯水制备本章要点§9.2洁净设备空气初级过滤器鼓风机亚高效过滤器高效过滤器出风口收集口排放口净化系统空气过滤器空气过滤器是主要净化部件，没有过滤器，特别是没有高效过滤器，也就没有洁净技术。空气过滤器是用来对空气进行净化处理的设备，根据过滤效率的高低，通常分为初效（粗效）、中效和高效过滤器三种类型。为了便于更换，一般做成可拆卸模块：为提高过滤器过滤效率和增大额定风量，可做成袋式或抽屉式。空气过滤器形式初效过滤器初效过滤器又称粗效过滤器，主要用于空气初级过滤，过滤粒径在10～100μm范围的大颗粒灰尘。中效过滤器用于过滤粒径在1～10μm范围灰尘，常采用中细孔泡沫塑料、玻璃纤维、无纺布等滤料制作。高效过滤器用于过滤粒径1～5μm。常采用超细玻璃纤维和超细石棉纤维等滤料制作成纸状。高效过滤器效率为99.91％，亚高效过滤器效率为90％～99.9％。空气过滤器分类空气过滤器外观使用注意事项对空气过滤器的选用，应主要依据净化要求和室外空气污染情况而定，通常是将几种效率不同的过滤器串联使用。空气过滤器应经常拆换清洗，以免因滤料上积尘太多而使房间室内空气洁净度达不到要求：清洗周期多个过滤器同时使用时要配合采用风机供应空气，确保气体能顺利通过后续过滤器。洁净工作室

工作室内洁净度达到生产所需洁净度级别的工作室称为洁净工作室，工作室通常经过三级过滤后可获得所需洁净等级，洁净工作室分类：

斜流式、

水平层流式

垂直层流式

其中，斜流式结构很少采用，水平层流式和垂直层流式应用较为广泛。洁净室除尘设备风淋室风淋室可保证进入洁净室人员进行人身洁净和防止室外空气侵入；主要分为停留式和通道式两种。主要由风机、过滤器和喷嘴组成。洁净室除尘设备静电自净器的工作原理为极板金属丝外加直流电压，不均匀电场造成空气电晕放电，产生的正离子吸附尘埃后向阳极集中被吸收，达到集尘效果。静电自净器洁净室除尘设备真空收尘器-吸尘器通过一定方法在收尘器内部形成一定负压（真空），室内空气在压力作用下通过吸尘管进入收尘器内部，经三级过滤后排回室内空间。真空收尘器-吸尘器穿好洁净服，头发不能外露不准使用铅笔和普通纸张，进入要清洁严格注意个人清洁、养成良好卫生习惯传染病和呼吸道疾病患者，严禁入内原则上不串门，限制室内最高人数洁净室操作人员注意事项洁净工作台洁净室内各处洁净度要求不尽相同，不同工序要求的洁净度标准不同，此时需要在保证洁净室等级基础上，满足局部洁净度要求。洁净工作台可分为循环式和直流式；乱流（紊流）式和平行流式每天打扫环境卫生，使用前提前开启风机吹污操作区为层流区时，出风面和加工面不能有阻挡物操作者严格按清洁规程做好个人卫生清洁防尘帘轻拉轻放并定期清洁设备定期检修：进行风速和泄漏检查风机噪声控制在一定范围内：60db洁净工作台使用注意事项谢谢！集成电路制造工艺

--清洗技术单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室第九章洁净技术洁净设备清洗技术洁净技术等级标准纯水制备本章要点第九章洁净技术洁净设备清洗技术洁净技术等级标准纯水制备本章要点§9.3清洗技术沾污可能来源影响颗粒设备、环境、气体、去离子水、化学试剂氧化层低击穿、成品率低，图形有缺陷有机残余物室内空气、光刻胶、容器、化学试剂栅极氧化物耐压不良，氧化速率改变，CVD膜和氧化膜产生偏差金属离子设备、化学试剂、反应离子刻蚀、人栅极氧化膜耐压劣化，造成氧化层击穿、PN结反向漏电增大、少数载流子寿命缩短、阈值电压偏移自然氧化层环境湿气、去离子水冲洗栅氧化层耐压劣化、外延层质量变差、接触电阻增大、硅化物质量差清洗要求制造年代20032004200520062007200820092010201220132015技术要点hp90hp65hp45hp32DRAM1/210090807065575045353225晶圆直径/mm300450颗粒直径/nm5045403532．528.52522.517.51612.5颗粒数/个5975976480546886155195155GOl表面金属5.0×109（原子/cm2）其它表面金属1.0×1010（原子/cm2）表面碳素（原子）/cm21.8×10131.6×10131.4×10131.3×10131.2×10131.0×10130.9×1013清洗的原则去除硅片表面的污染物。溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时将有机物氧化为CO2和H2O等物质；防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。这就要求硅片表面和颗粒之间存在相斥作用。典型的清洗顺序序号清洗液去除物质温度条件化学试剂浓度1SC-3去除光刻胶、有机物（和金属）125℃NH4OH：29%H2O2：30%HCl：37%H2SO4：98%HF：49%NH4F：40%HNO3：67～70%2去离子水洗去SC-3溶液室温3SC-1去除颗粒80～90℃4去离子水洗去SC-1溶液室温5SC-2去除金属80～90℃6去离子水洗去SC-2溶液室温7DHF漂去自然氧化物室温8去离子水洗去HF溶液室温9甩干保持硅片表面无残留溶液残渣和水痕室温湿法清洗：RCA清洗、超声波清洗、兆声波清洗干法清洗：等离子体清洗、气相清洗、UV/O3清洗束流清洗清洗的方法RCA清洗常用的化学清洗液清洗液化学成分分子结构清洗温度/℃清除的对象SC-1（APM）氨水、过氧化氢、纯水NH4OH/H2O2/H2O20-80颗粒、有机物SC-2（HPM）盐酸、过氧化氢、纯水HCl/H2O2/H2O20-80金属SC-3（SPM）硫酸、过氧化氢H2SO4/H2O280-150金属、有机物DHF氢氟酸纯水HF/H2O20-25氧化膜2利用SC-1清洗液去除颗粒，同时去除部分有机物和金属3利用氢氟酸（HF）或稀氢氟酸（DHF）清洗，去除表面氧化层4使用SC-2清洗液去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污1利用SC-3清洗液在120～150℃清洗10min左右，去除有机物和部分金属RCA清洗顺序超声波清洗超声波清洗时，在强烈的超声波作用下，机械振动传到清洗槽内的清洗中，使清洗液体内交替出现疏密相间的振动，疏部产生近乎真空的空腔泡，当空腔泡消失的瞬间，其附近便产生强大的局部压力，使分子内的化学键断裂，因此使硅片表面的杂质解吸。清洗常用的超声波为20-40kHz清洗效果好，操作简单，对于复杂的器件和容器也能清除，但该法也具有噪音较大、换能器易坏的缺点。兆声波清洗兆声波清洗也是利用声能进行清洗，但其振动频率更高，约为850kHz，输出能量密度为2～5W/cm2，仅为超声波清洗能量密度的1/50。兆声波清洗是由高能频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对硅片进行清洗的。在清洗时，由换能器发出波长为1μm频率为0.8兆赫的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。旋转喷淋法旋转喷淋法是指利用机械方法将硅片以较高的速度旋转起来，在旋转过程中通过不断向硅片表面喷液体（高纯去离子水或其它清洗液）而达到清洗硅片目的的一种方法。该方法利用所喷液体的溶解（或化学反应）作用来溶解硅片表面的沾污，同时利用高速旋转的离心作用，使溶有杂质的液体及时脱离硅片表面，这样硅片表面的液体总保持非常高的纯度。同时由于所喷液体与旋转的硅片有较高的相对速度，所以会产生较大的冲击力达到清除吸附杂质的目的。等离子清洗该法具有工艺简单、操作方便、没有废料处理和环境污染等问题。等离子体去胶是指在反应系统中通入少量的氧气，在强电场作用下，使低气压的氧气产生等离子体，其中活化气（或称活泼的原子态气）占有适当比例，可以迅速地使光刻胶氧化成为可挥发性气体状态被机械泵抽走，这样把硅片上的光刻胶膜去除掉。等离子去胶操作方便、去胶效率高、表面干净、