半导体制造工艺课件

半導體製造工藝

矽製造冶金級多晶矽石英礦和碳加熱至2000℃，得到液態熔融矽冷卻後形成由大量細小晶粒結合在一起的多晶矽SiO2+2CSi+2CO半導體級多晶矽冶金級矽與HCl氣體在高溫和催化劑下反應，生成三氯矽烷SiHCl3三氯矽烷常溫下為液態，經蒸餾提純用氫氣將純淨的三氯矽烷還原為多晶矽單質SiHCl3+H2

Si+3HCl多晶矽製造3Czochralski(CZ)工藝晶體生長4晶體生長過程5矽錠6單晶矽錠晶圓製造工序切除矽錠兩端錐形頭打磨矽錠至合適直徑確定晶向，打磨晶向標記平面切片，得到晶圓(Wafer)拋光倒角晶向晶圓表面方向決定了晶圓的很多特性不同切割方向暴露出的原子結構不同，形成電子器件的電學特性也不同晶圓製造7晶圓成品8300mm晶圓和Pizza晶圓成品矽晶圓的解理特徵9光刻技術澱積和刻蝕大多數澱積和刻蝕工藝不具有選擇性少數選擇性工藝的速度太慢或成本過於高昂光刻複雜圖形照相式的複製到晶圓表面所得版式可以用於選擇性的阻擋澱積或刻蝕光刻技術11光刻膠一種光敏乳膠劑對一定波長的光非常敏感粘附於晶圓上形成均勻薄膜溶劑蒸發並烘烤後變硬便於處理正膠曝光的正膠在紫外線下分解，變得可溶未曝光的負膠在顯影液中不可溶正膠使用更多負膠曝光的負膠在紫外線下聚合，變得不可溶未曝光的負膠在特定溶劑中可溶光刻膠12曝光簡圖曝光13顯影劑由有機溶劑的混合物組成可溶解部分光刻膠顯影顯影劑溶解部分光刻膠，暴露出晶圓表面澱積或刻蝕只能影響到暴露的區域定影用更具腐蝕性的溶劑混合物剝除光刻膠或者在氧氣氛圍中採用反應離子刻蝕對光刻膠進行化學破壞光刻膠不能作為能夠抵擋高溫的掩模層顯影14氧化物生長和去除二氧化矽的特性能夠形成性能良好的二氧化矽可以通過在氧化氣氛中簡單加熱生長能夠抵抗大多數普通溶劑易溶於氫氟酸溶液極好的絕緣體氧化工藝幹法：在純淨乾燥的氧氣中加熱，速度緩慢，品質很高，用於器件濕法：在氧氣混合水蒸氣中加熱，速度加快，品質降低，用於場氧化層澱積：在非矽材料上形成二氧化矽，通過氣態矽化合物和氣態氧化劑反應值得，用於兩層導體之間的絕緣層或保護層二氧化矽和氧化工藝16氧化爐簡圖17氧化物去除18濕法刻蝕使用稀釋的氫氟酸溶液幹法刻蝕反應離子刻蝕(RIE)等離子刻蝕化學氣相刻蝕氧化物刻蝕19反應離子刻蝕20對晶圓表面形貌的影響21氧化分凝機制22雜質增強氧化效應23矽的局部氧化(LOCOS)24Kooi效應25擴散和離子注入擴散工藝27磷擴散工藝28橫向擴散29改變擴散速率的機制30離子注入31自對準源漏區32矽澱積和刻蝕單晶矽在暴露的單晶矽表面，可以澱積單晶矽薄膜多晶矽在氧化物或氮化物薄膜上，將形成多晶矽矽澱積34低壓化學氣相澱積(LPCVD)外延35N型埋層(NBL)的形成掩埋層形成及外延36矽介質隔離37淺槽隔離38金屬化單層金屬系統40鋁澱積41蒸鋁的臺階覆蓋42難熔阻擋金屬(RBM)濺射43塞狀鎢通孔系統44矽化45現代金屬化系統46鋁的缺點電阻比銅大，在亞微米工藝下表現明顯電遷徙問題銅的優點導電性能好提高抗電遷徙特性銅金屬化47雙大馬士革工藝48功率銅49