半导体制造工艺教案4
5种主流射频半导体制造工艺教案资料
5种主流射频半导体制造工艺嘉兆科技1、GaAs半导体材料可以分为元素半导体和化合物半导体两大类，元素半导体指硅、锗单一元素形成的半导体，化合物指砷化镓、磷化铟等化合物形成的半导体。
砷化镓的电子迁移速率比硅高5.7 倍，非常适合用于高频电路。
砷化镓组件在高频、高功率、高效率、低噪声指数的电气特性均远超过硅组件，空乏型砷化镓场效晶体管(MESFET)或高电子迁移率晶体管(HEMT/PHEMT)，在3 V 电压操作下可以有80 %的功率增加效率(PAE: power addedefficiency)，非常的适用于高层(high tier)的无线通讯中长距离、长通信时间的需求。
砷化镓元件因电子迁移率比硅高很多，因此采用特殊的工艺，早期为MESFET 金属半导体场效应晶体管，后演变为HEMT ( 高速电子迁移率晶体管)，pHEMT( 介面应变式高电子迁移电晶体)目前则为HBT ( 异质接面双载子晶体管)。
异质双极晶体管(HBT)是无需负电源的砷化镓组件，其功率密度(power density)、电流推动能力(current drive capability)与线性度(linearity)均超过FET，适合设计高功率、高效率、高线性度的微波放大器，HBT 为最佳组件的选择。
而HBT 组件在相位噪声，高gm、高功率密度、崩溃电压与线性度上占优势，另外它可以单电源操作，因而简化电路设计及次系统实现的难度，十分适合于射频及中频收发模块的研制，特别是微波信号源与高线性放大器等电路。
砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同，砷化镓需要采用磊晶技术制造，这种磊晶圆的直径通常为4-6 英寸，比硅晶圆的12 英寸要小得多。
磊晶圆需要特殊的机台，同时砷化镓原材料成本高出硅很多，最终导致砷化镓成品IC 成本比较高。
磊晶目前有两种，一种是化学的MOCVD，一种是物理的MBE。
2、SiGe1980 年代IBM 为改进Si 材料而加入Ge，以便增加电子流的速度，减少耗能及改进功能，却意外成功的结合了Si 与Ge。
半导体器件与工艺(4)
影响晶体管的直流电流放大系数的因素
发射结空间电荷区复合对电流放大系数的影响
影响晶体管的直流电流放大系数的因素
发射区重掺杂对电流放大系数的影响
影响晶体管的直流电流放大系数的因素
基区宽变效应对电流放大系数的影响
影响晶体管的直流电流放大系数的因素
温度对电流放大系数的影响
晶体管的直流伏安特性曲线（共基极）
电流放大系数如何变化并计算厄尔利电压。
晶体管的直流电流放大系数
4.某厂在试制晶体管时，由于不注意清洁卫生，在高温扩散 时引入了金、镍等杂质，结果得到如图所示的晶体管输出特 性曲线。你能否说明这个输出特性曲线与标准输出特性曲线 的差别在哪里，原因是什么？
晶体管的直流电流放大系数
5.某厂在试制NPN平面管时，发现所得到的输出特性曲线为 “靠背椅”式，如图所示。你能否用基区表面形成反省层 （即所谓“沟道” ）来解释这种输出特性曲线？
晶体管的直流伏安特性曲线（共射极）
两种组态输出特性曲线比较
(1) 电流放大系数的差别 (2) UCE 增大对电流放大系数的影响 (3) UCE 减小对输出电流的影响
晶体管的穿通电压 （基区穿通）
晶体管的穿通电压 （外延层穿通）
外延层穿通所决定的击穿电压
BUCBO
UB
Wc X mc
发射极电流集边效应
晶体管的功率特性
发射极电流集边效应
晶体管的功率特性
发射极电流集边效应
晶体管的功率特性
发射极电流集边效应
jB (x) jB (0) (e 1) jB (0)
x
Seff
jB (x)
(e 1) jB (0) Seff
x
jB (0)
半导体制造技术—第四讲：淀积工艺
提供反应物质：反应气体是淀积过程中形成薄膜的主要物质来源 控制反应速率：反应气体的浓度和流量可以控制反应速率从而影响薄膜的厚度和质量 影响薄膜性质：反应气体的种类和比例可以影响薄膜的性质如导电性、光学性能等 参与化学反应：反应气体在淀积过程中参与化学反应形成所需的薄膜材料
半导体制造技术之淀 积工艺
汇报人：
目录
添加目录标题
淀积工艺概述
淀积工艺的原理
淀积工艺的应用
淀积工艺的优缺点
淀积工艺的未来展 望
添加章节标题
淀积工艺概述
淀积工艺是半导体制造过程中的关键步骤之一 主要目的是在硅晶圆上沉积一层或多层薄膜 薄膜可以是金属、氧化物、氮化物等 淀积工艺包括化学气相淀积（CVD）、物理气相淀积（PVD）等方法
研究方向：新型材料、新工艺、新设备 技术挑战：提高性能、降低成本、提高可靠性 研发目标：实现更高性能、更低成本、更可靠的淀积工艺 研发成果：新型材料、新工艺、新设备的研发和应用
太阳能电池：利用淀积工艺制造高效太阳能电池提高光电转换效率 燃料电池：利用淀积工艺制造高性能燃料电池提高能源转换效率 储能设备：利用淀积工艺制造高性能储能设备提高储能效率和稳定性 电动汽车：利用淀积工艺制造高性能电动汽车电池提高续航里程和充电速度
物理淀积的优 点是沉积速度 快沉积层厚度 均匀沉积层质
量高
化学淀积是一种通过化学反应在半导体 表面形成薄膜的过程
化学淀积可以分为气相化学淀积和液相 化学淀积两种类型
气相化学淀积是通过化学反应在半导体 表面形成薄膜的过程
液相化学淀积是通过化学反应在半导体 表面形成薄膜的过程
化学淀积工艺可以应用于半导体制造中的各 种薄膜制备如氧化物、氮化物、金属等
半导体制造工艺培训课程(56页)
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1.2 基本半导体元器件结构
图1-10 MOS场效应晶体管电容结构
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1.2 基本半导体元器件结构
1.2.2 有源器件结构 有源器件，如二极管和晶体管与无源元件在电子控制方式上
有很大差别，可以用于控制电流方向，放大小的信号，构成复杂的 电路。这些器件与电源相连时需要确定电极（+或-）。工作时利用 了电子和空穴的流动。 1.二极管的结构
4. CMOS结构
图1-15 CMOS反相器电路的电路图、顶视图和剖面图
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1.3 半导体器件工艺的发展历史
图1-16 生长型晶体管生长示意图
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1.3 半导体器件工艺的发展历史
图1-17 合金结结型晶体管示意图
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1.3 半导体器件工艺的发展历史
图1-18 台面型结型晶体管示意图
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1.3 半导体器件工艺的发展历史
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1.8 芯片制造的生产环境
1.8.1 净化间沾污类型 净化间沾污类型可以分为5大类：颗粒、金属杂质、有机物沾污、
自然氧化层和静电释放。 1.颗粒
图1-30 颗粒引起的缺陷
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1.8 芯片制造的生产环境
2.金属杂质 3.有机物沾污 4.自然氧化层 5.静电释放 1.8.2 污染源与控制
应严格控制硅片加工生产厂房里的各种沾污，以减小对芯片的 危害。作为硅片生产厂房的净化间其主要污染源有这几种：空气、 人、厂房、水、工艺用化学品、工艺气体和生产设备。 1.空气
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1.4 集成电路制造阶段
表1-2 1μm以下产业的技术节点列表
(2)提高芯片的可靠性 芯片的可靠性主要指芯片寿命。 (3)降低芯片的成本 半导体芯片的价格一直持续下降。
半导体制造工艺第4章 氧 化
第4章 氧
化
第4章 氧
化
4.1 引言
4.2 二氧化硅膜的性质 4.3 二氧化硅膜的用途 4.4 热氧化原理 4.5 氧化设备 4.6 氧化膜的质量控制 4.7 氧化工艺模拟
4.1 引言
二氧化硅(SiO2)是一种绝缘介质。它在半导体器件中起着十分重要 的作用。硅暴露在空气中，即使在室温条件下，其表面也能生长一 层4nm左右的氧化膜。这一层氧化膜结构致密，能防止硅表面继续 被氧化，且具有极稳定的化学性质和绝缘性质。正因为二氧化硅膜 的这些特性，才引起人们的广泛关注，并在半导体工艺中得到越来 越广泛的应用。
4.4 热氧化原理
④生成的副产物扩散出氧化层，并随主气流转移。 2)通过求解相关方程式，可以得到氧化层厚度与氧化时间的关系 主要有以下两种典型情况：
① 氧化层厚度与氧化时间成正比，氧化层的生长速率主要取决于 在硅表面上的氧化反应的快慢，称为表面反应控制，此时的氧化 速率主要取决于化学反应速率常数ks的大小。 ② 氧化层厚度与氧化时间的平方根成正比，氧化层的生长速率主 要取决于氧化剂在氧化层中扩散的快慢，称为扩散控制，此时的 氧化速率主要取决于扩散系数Dox的大小。 2.氧化温度的影响 3.氧化剂分压的影响
个重要参数。
4.2 二氧化硅膜的性质
(5)介电强度 介电强度是衡量材料耐压能力大小的，单位为V/cm。 2.二氧化硅的化学性质 1)随着氢氟酸浓度的增加，二氧化硅的腐蚀速率也增加，其关系
曲线如图4-3所示。 2)随着腐蚀反应温度的增加，腐蚀速率也加快，其曲线关系如图44所示。
图4-3
二氧化硅的腐蚀速率与氢氟酸浓度的关系
4.2 二氧化硅膜的性质
1.二氧化硅的物理性质 (1)密度 密度是表示二氧化硅致密程度的标志。
半导体制造工艺教材(40页)
2.1 引言
由于CMOS技术在MOS器件工艺中最有代表性，在综合尺寸缩小和 工作电压降低的同时获得了工作性能以及集成度的提高，是亚微米 集成电路广泛采用的一种器件结构，因此本章将主要介绍双极型集 成电路、CMOS集成电路的制造过程，在同学们在学习各个主要工 艺之前对各工艺在集成电路制造中的作用有一个大致的了解，在今 后章节的学习中目的性更强。由于每个器件彼此之间需要相互绝缘， 即需要隔离，因此在介绍这两种工艺之前先对器件隔离技术做简单
2)在外延层上淀积二氧化硅(SiO2)，并进行光刻和刻蚀。 3)去除光刻胶，露出隔离区上的N型外延层硅，然后在N型外延层上 进行P型杂质扩散，扩散深度达到衬底，这是双极型集成电路制造工 艺中最费时的一步，使N型的器件区域的底部和侧面均被PN结所包 围，器件就制作在被包围的器件区里。 2.2.2 绝缘体隔离 绝缘体隔离法通常用于MOS集成电路的隔离，用二氧化硅作为绝缘 体，该二氧化硅作为隔离墙，一般来说，二氧化硅隔离用于器件区 域的侧面，器件区域底部的隔离则用PN结来实现。图2⁃2所示为集成 电路中采用绝缘体隔离的例子。深度达到衬底的V型沟槽内侧形成 二氧化硅，再用多晶硅填满，达到绝缘隔离的目的。
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2.2 器件的隔离
图2-2 绝缘体隔离
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2.2 器件的隔离
1.局部氧化隔离(LOCOS)工艺 1)热生长一层薄的垫氧层，用来降低氮化物与硅之间的应力。 2)淀积氮化物膜(Si3N4)，作为氧化阻挡层。 3)刻蚀氮化硅，露出隔离区的硅。 4)热氧化，氮化硅作为氧化阻挡层保护下面的硅不被氧化，隔离区 的硅被氧化。 5)去除氮化硅，露出器件区的硅表面，为制作器件做准备。
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2.4 CMOS器件制造工艺
3)使用侧墙隔离(防止对源漏区进行更大剂量注入时，源漏区的杂质 过于接近沟道以致可能发生源漏穿透)，钛硅化合物和侧墙隔离解决 了硅铝氧化问题。 4)多晶硅栅和采用钨硅化合物和钛硅化合物实现局部互连，减小了 电阻并提高了器件速度。 5)光刻技术方面使用G-line(436nm)、I-line(365nm)、深紫外线DUV(2 48nm)光源曝光，并使用分辨率高的正性光刻胶，用步进曝光取代整 体曝光。 6)用等离子体刻蚀形成刻蚀图形。 7)湿法刻蚀用于覆盖薄膜的去除。 8)采用立式氧化炉，能使硅片间距更小，更好地控制沾污。
半导体制造工艺教案金属化
授课主要内容或板书设计课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤6.1引言6.1.1金属化的概念在硅片上制造芯片可以分为两部分:第一，在硅片上利用各种工艺（如氧化、CVD、掺杂、光刻等）在硅片表面制造出各种有源器件和无源元件。
第二，利用金属互连线将这些元器件连接起来形成完整电路系统。
金属化工艺（Metallization）就是在制备好的元器件表面淀积金属薄膜，并进行微细加工，利用光刻和刻蚀工艺刻出金属互连线，然后把硅片上的各个元器件连接起来形成一个完整的电路系统，并提供与外电路连接接点的工艺过程。
6.1.2金属化的作用金属化在集成电路中主要有两种应用：一种是制备金属互连线，另一种是形成接触。
1.金属互连线2.接触1）扩散法是在半导体中先扩散形成重掺杂区以获得N+N或P+P的结构，然后使金属与重掺杂的半导体区接触，形成欧姆接触。
2）合金法是利用合金工艺对金属互连线进行热处理，使金属与半导体界面形成一层合金层或化合物层，并通过这一层与表面重掺杂的半导体形成良好的欧姆接触。
金属化技术在中、小规模集成电路制造中并不是十分关键。
但是随着芯片集成度越来越高，金属化技术也越来越重要，甚至一度成为制约集成电路发展的瓶颈。
早期的铝互连技术已不能满足高性能和超高集成度对金属材料的要求，直到铜互连技术被应用才解决了这个问题。
硅和各种金属材料的熔点和电阻率见表6 1。
为了提高IC性能，一种好的金属材料必须满足以下要求：1）具有高的导电率和纯度。
2）与下层衬底（通常是二氧化硅或氮化硅）具有良好的粘附性。
3）与半导体材料连接时接触电阻低。
4）能够淀积出均匀而且没有“空洞”的薄膜，易于填充通孔。
5）易于光刻和刻蚀，容易制备出精细图形。
6）很好的耐腐蚀性。
7）在处理和应用过程中具有长期的稳定性。
表6-1硅和各种金属材料的熔点和电阻率（20° C）6.2.2铝与硅和二氧化硅一样，铝一直是半导体制造技术中最主要的材料之一。
从集成电路制造早期开始就选择铝作为金属互连的材料，以薄膜的形式在硅片中连接不同器件。
半导体工艺课程设计
半导体工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解半导体的基本概念、性质和分类，掌握半导体材料的生长、制备和加工工艺。
2. 使学生了解半导体器件的原理、结构和工作特性，掌握常见半导体器件的制造工艺。
3. 引导学生掌握半导体集成电路的制备工艺，了解现代半导体工艺技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用半导体工艺知识解决实际问题的能力，提高实验操作技能。
2. 培养学生通过查阅资料、开展小组讨论等方式，对半导体工艺进行自主学习和研究的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对半导体工艺的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神，使其具备一定的工程伦理观念。
课程性质分析：本课程为高中年级的选修课程，旨在让学生了解半导体工艺的基本知识，培养其实践操作能力和创新意识。
学生特点分析：高中学生具有一定的物理、化学知识基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的自主学习能力。
教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的知识运用能力。
2. 采用启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论，培养其独立思考和解决问题的能力。
3. 注重团队合作，培养学生的沟通能力和协作精神。
二、教学内容1. 半导体基本概念：半导体材料的性质、分类及其应用。
教材章节：第一章第一节2. 半导体材料的生长与制备：晶体生长、外延生长、薄膜制备等工艺。
教材章节：第一章第二节、第三节3. 半导体器件工艺：二极管、晶体管、光电器件等的工作原理、结构及制造工艺。
教材章节：第二章4. 集成电路工艺：制备流程、光刻、蚀刻、掺杂、金属化等关键工艺技术。
教材章节：第三章5. 现代半导体工艺技术：FinFET、MEMS、化合物半导体等新型器件与工艺。
教材章节：第四章6. 实践教学：开展半导体器件制备、集成电路工艺流程等实验，提高学生的实践操作能力。
教材章节：第五章教学内容安排与进度：第一周：半导体基本概念及分类第二周：半导体材料的生长与制备第三周：半导体器件工艺第四周：集成电路工艺第五周：现代半导体工艺技术第六周：实践教学（实验一）第七周：实践教学（实验二）第八周：课程总结与评价教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，合理安排教学进度，确保学生能够逐步掌握半导体工艺知识。
半导体制造工艺基础精讲(原书第4版)
半导体制造工艺基础精讲(原书第4版)半导体制造工艺是现代电子产业中的核心环节，涉及到从原材料到最终产品的一系列复杂流程。
本文将对《半导体制造工艺基础精讲（原书第4版）》进行介绍，旨在为读者提供一篇生动、全面、有指导意义的文章。
《半导体制造工艺基础精讲（原书第4版）》是一本经典教材，由半导体制造工艺领域的权威人士合著而成。
这本书首次出版于1998年，之后经过多次修订和更新，已经成为半导体制造领域的标准教材。
它被广泛应用于科研机构、高等院校等教学和科研活动中，深受读者的欢迎。
本书的内容涵盖了半导体制造工艺的方方面面，旨在帮助读者全面理解和掌握半导体制造的基本原理和技术。
作者通过清晰的语言、生动的案例和详细的图表，将复杂的概念和过程阐述得浅显易懂。
读者只需具备基本的电子学和物理学知识，便可轻松理解本书的内容。
本书首先介绍了半导体制造工艺的基本原理和流程。
它详细介绍了半导体材料的特性、晶体生长、衬底制备等关键步骤，为读者提供了一个全面了解半导体制造的基础知识框架。
在此基础上，本书进一步介绍了半导体工艺的各个环节，包括清洗、掩膜制备、光刻、腐蚀、离子注入、扩散、氧化等。
每个环节都以实际案例为基础，通过详细的步骤和参数说明，帮助读者理解和掌握相应的工艺技术。
此外，本书还对半导体工艺中的一些常见问题和挑战进行了介绍。
例如，光刻技术中的分辨率限制、腐蚀过程中的选择性和均匀性控制、离子注入中的能量和剂量控制等。
这些问题在实际生产中经常遇到，对于提高产品质量和产能至关重要。
通过对这些问题的深入讨论，读者可以学习到解决问题的方法和技巧，为实际工作提供指导。
总的来说，这本《半导体制造工艺基础精讲（原书第4版）》是一本内容生动、全面、有指导意义的教材。
无论是初学者还是专业人士，都可以从中获取到对半导体制造工艺的深入理解和实践经验。
它不仅是一本理论教材，更是一本实用手册，帮助读者解决实际工作中的问题。
相信通过阅读和学习，读者将能够在半导体制造领域取得更大的突破和发展。
半导体代工工艺课程设计
半导体代工工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解半导体的基本概念，掌握半导体材料的特点和分类。
2. 让学生了解半导体代工工艺的流程，掌握关键工艺步骤及其作用。
3. 使学生了解半导体器件的结构和原理，掌握常见半导体器件的应用。
技能目标：1. 培养学生运用半导体知识解决实际问题的能力，提高分析问题和解决问题的技巧。
2. 培养学生通过查阅资料、开展小组讨论等方式，自主学习和合作学习的能力。
3. 提高学生动手实践能力，通过实验课程，使学生能够独立完成半导体代工工艺的基本操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对半导体科学技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 培养学生的团队合作意识，学会尊重他人，积极参与小组讨论和实践活动。
3. 引导学生关注半导体行业的发展，了解我国在半导体领域的成就和挑战，培养学生的家国情怀。
课程性质：本课程为高中年级电子技术课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：高中年级学生具备一定的物理基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢探索和实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，充分调动学生的积极性和主动性，提高学生的知识水平和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 半导体基础知识：- 半导体的基本概念、特性及其分类；- 半导体物理基础，如能带理论、载流子输运等；- 常见半导体材料及其应用。
2. 半导体代工工艺：- 半导体器件的制作流程，包括晶圆制备、光刻、蚀刻、离子注入、金属化等关键工艺步骤；- 各个工艺步骤的原理、设备和技术要求；- 新型半导体代工技术的发展趋势。
3. 半导体器件与应用：- 常见半导体器件的结构、原理及其分类；- 重点介绍晶体管、二极管、MOSFET等器件的工作原理和应用；- 半导体器件在集成电路中的应用。
教学大纲安排如下：第一周：半导体基础知识学习，包括半导体概念、特性及其分类；第二周：半导体物理基础，如能带理论、载流子输运等；第三周：常见半导体材料及其应用；第四周：半导体代工工艺概述，介绍晶圆制备、光刻等工艺步骤；第五周：深入讲解各个工艺步骤的原理、设备和技术要求；第六周：半导体器件的结构、原理及其分类；第七周：晶体管、二极管、MOSFET等器件的工作原理和应用；第八周：半导体器件在集成电路中的应用及新型半导体代工技术的发展趋势。
技术——工艺4半导体工艺梁庭PPT教案
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化学气相淀积
LPCVD：成本低，均匀性好，台阶覆盖好， 片子干净
PECVD：温度低，易于腐蚀，针孔密度小 系统：
气体输入：正硅酸乙酯，硅烷和氨气，硅烷 激活能源：电阻加热（热壁），
射频或紫外光 （冷壁） 气体排出：氮气或氩气保护 旋转装置：保证均匀性
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二氧化硅膜的性质（2）
3. 二氧化硅膜的绝缘性质 热击穿、电击穿、混合击穿：
a.最小击穿电场（非本征）－－针孔、裂缝、杂质。 b.最大击穿电场（本征）－－厚度、导热、界面态电荷等；
氧化层越薄、击穿电场越低。
介电常数3～～4（3.9）
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常压氧化技术
种类：水汽氧化、干氧氧化、湿氧氧化 干氧：二氧化硅膜干燥致密，掩蔽能力强，与
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常用CVD
常压冷壁：（APCVD）
用于生长掺杂与不掺杂的二氧化硅
低压热壁：（LPCVD）
用于生长多晶硅与氮化硅
等离子体激活（PECVD）
可以降低反应所需温度，常用于生长氮化 硅，作最后钝化层使用
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CVD中的化学反应
常用三种薄膜的化学反应： 二氧化硅 氮化硅
要求：每个大部分必须有，其中的小点视具体情况自行安排，可增可 减
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作业二
请思考，能否将日常生活中某一个事物进行信息化改造， 将MEMS技术应用其中，从而产生新的应用和功能，对所 需要的技术进行简要的原理和技术分析，并对其实现的可 行性进行力所能及的可行性评估。并形成一个word形式的 报告。
投影式曝光：利用透镜或反射镜将掩 膜版上的图形投影到衬底上
《半导体制造工艺及设备》课程教学大纲
《半导体制造工艺及设备》课程教学大纲《半导体制造工艺及设备》课程教学大纲课程类别：技术基础必修课课程代码：BT1410_2总学时：总学时48 （双语讲授48）适用专业：微电子制造工程先修课程：大学物理、半导体物理、微电子制造基础一、课程的地位、性质和任务本课程是微电子制造工程专业的一门必修的专业技术基础课。
其作用与任务是：使学生对集成电路制造工艺及其设备有一个比较系统、全面的了解和认识，初步掌握硅材料制备、氧化、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、金属化、化学机械平坦化等工艺及其设备，工艺集成以及CMOS工艺的基础理论。
二、课程教学的基本要求1.初步掌握半导体工艺流程的基本理论与方法；2.掌握半导体制造技术的基本工艺（硅材料制备、氧化、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、金属化、化学机械平坦化）及其设备；3.初步掌握工艺集成与当前最新的CMOS工艺流程。
三、课程主要内容与学时分配1、半导体制造概述3学时半导体制造在电子制造工程中的地位与概述、基本概念、基本内容2、硅材料制备3学时直拉法、区熔法3、氧化4学时氧化物作用、氧化原理、氧化方法、氧化工艺、氧化炉4、淀积5学时物理淀积与化学气相淀积（CVD）、淀积工艺、CVD淀积系统5、光刻8学时光刻胶、光刻原理、光刻工艺、光刻设备、先进光刻技术、光学光刻与软光刻。
6、刻蚀4学时刻蚀方法、干法刻蚀、湿法刻蚀、等离子刻蚀、刻蚀反应器7、离子注入3学时扩散、离子注入原理、离子注入工艺、离子注入机8、金属化4学时金属类型、金属化方案、金属淀积系统、铜的双大马士革金属化工艺9、化学机械平坦化（CMP）2学时传统平坦化技术、化学机械平坦化CMP工艺、CMP应用10、工艺集成4学时CMOS工艺流程、最新的CMOS工艺四、实验要求与试验内容由于目前实验条件所限，本课程暂无实验安排。
五、教学方法的原则建议教学重点：光刻与刻蚀。
教学难点：CMOS工艺流程。
教学方法提示与指导：教师备课时应多参考几本教材及最新科技动态和科研成果，特别是结合最新的CMOS工艺方法，本课程较抽象，应多采用电化教学、多媒体教学或到工厂实际参观，使学生能融会贯通。
半导体制造工艺教案
授课主要内容或板书设计
课堂教学安排
(SiO2)，并进行光刻和刻蚀。
去除光刻胶，露出隔离区上的N型外延层硅，然后在
集成电路的隔离，用二氧化硅作为绝缘体，该二氧化硅作为隔离墙
2.浅槽隔离工艺
1)热生长一层薄的垫氧层，用来降低氮化物与硅之间的应力。
2)淀积氮化物膜(Si3N4)，作为氧化阻挡层。
3)刻蚀氮化硅，露出隔离区的硅。
4)在掩膜图形暴露区域，热氧化15~20nm的氧化层，使硅表面钝化，并可以使浅槽填充的淀积氧
5)刻蚀露出隔离区的硅，形成硅槽。
6)淀积二氧化硅进行硅槽的填充。
7)二氧化硅表面平坦化(CMP)。
2.3双极型集成电路制造工艺2.2双极型集成电路制造工艺
2.4.321世纪初的CMOS工艺技术
1)特征尺寸0.13μm或更小。
2)硅片直径200mm或300mm。
3)使用浅槽隔离技术，有效地使硅片表面的晶体管与衬底隔离开，消除了辐射
4)增加了IC芯片的封装密度。
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授课主要内容或板书设计
课堂教学安排
图4-1二氧化硅结构平面图
图4-2
表4-1二氧化硅膜主要物理性质
(2)折射率折射率是表示二氧化硅光学特性的参数。
(3)电阻率电阻率是表示二氧化硅电学性能的重要参数。
(4)相对介电常数相对介电常数是表示二氧化硅膜电容性能的一个重要
图4-4二氧化硅腐蚀速率与温度的关系
4.3二氧化硅膜的用途
1.二氧化硅膜的掩蔽作用
1)二氧化硅层要有足够的厚度，以确保杂质在其内部扩散时能达到理想的掩蔽效果。
2)所选杂质在二氧化硅中的扩散系数要比在硅中的扩散系数小得多。
2.二氧化硅膜的保护和钝化作用
3.二氧化硅的隔离作用
图4-5硅干氧氧化层厚度与氧化时间的关系
2.水汽氧化
解决措施：经过吹干氧(或干氮)热处理，硅烷醇可分解为硅氧烷结构，并排除水
3.湿氧氧化
4.掺氯氧化
(1)掺氯氧化作用掺氯氧化的主要作用是减少钠离子的沾污，
图4-6氧化层厚度与氧化温度的关系曲线图
4.氧化气氛的影响
5.衬底表面势的影响
衬底表面势的影响主要发生在氧化处于表面反应控制过程中，
学反应速率常数ks与衬底表面势有关。
而衬底表面势除了与衬底取向、掺杂浓度有关外，还与氧化前的表面处理等因素有关。
4.5氧化
图4-7卧式氧化炉示意图
图4-8立式氧化炉的装置部分
2.掺氯氧化设备
图4-9掺氯氧化设备示意图
3.氢氧合成氧化设备
图4-10氢氧合成氧化设备示意图
1)氧化前必须检查注入器喷口前端温度是否在氢气的着火点温度
85℃)以上，喷口是否在石英管界面的中心位置上，并从出口处检查喷口前端是否正常，检查安放在喷口前端附近的热电偶是否有断电现象。
2)定期检查氢气、氮气、氧气的气体管道是否存在漏气。
3)注意石英管是否盖紧，不可有漏气现象发生。
4)在进行设备调试时，必须充分通以氮气后才能工作。
5)氧化结束后要用氮气排除废气，一定要把残留在炉管内的气体，特别是氢气，排除干净。
表4-2不同氧化膜厚度的干涉颜色
图4-11双光干涉法示意图3.椭圆偏振光法
2.双光干涉法
4.6.2氧化膜缺陷类型及检测
1.氧化膜缺陷类型
(1)宏观缺陷宏观缺陷又称表面缺陷，主要包括：
面有斑点、氧化层上有针孔等。
图4-12氯气腐蚀法装置示意图
4.6.3不同方法生成的氧化膜特性比较
在工艺中，虽然采用干氧氧化、湿氧氧化和水汽氧化都可以制备二氧化硅薄膜，但采用不同的氧化工艺，所制备出的薄膜性能有较大区别。
1)干氧氧化中，氧化速度较慢，氧化层结构致密；表面是非极性的硅氧烷(Si-O-Si)结构，所以与光刻胶的粘附性能良好，不易产生浮胶现象。
2)水汽氧化速度较快，但由于水汽的进入，使得氧化层中大量的桥键氧裂变为非桥键氧的烃基，所以氧化层结构疏松，质量不如干氧氧化的好，特。