半导体制造工艺_02硅的实验室处理工艺汇编
半导体制备工艺
半导体制备工艺
半导体是一种特殊的材料，是将电路中所需的晶体管和二极管等元件制作在半导体晶片上。
这一类材料可以是金属，如金、银、铜、铝等，也可以是非金属，如硅、锗等。
半导体可以制造成各种不同形状的芯片，用于电子计算机、电视、电话和移动电话等装置上。
半导体的制备工艺，是把一个半导体晶片制造成所需形状的技术。
晶片是由硅和锗两种材料制成的。
硅是一种透明的晶体，其在自然界中存在的比例不到千分之一，它和锗一样是一种单质，但其在晶体结构上与锗不同，因此有很高的化学纯度。
目前一般把硅称为半导体，锗则称为非半导体。
由于硅和锗都具有一种特殊的导电性质，因此它们也被统称为半导体。
制作一块硅晶片所需的原料有：单晶硅、二氧化硅、金属镍或铜等。
在晶片加工中主要使用氧化铝蚀刻液和氧化硅蚀刻液，氧化铝蚀刻液有烧碱和氢氟酸两种。
在硅晶上刻蚀所需的氧化铝蚀刻液主要是烧碱，它可以用工业烧碱或一般工业用氢氧化钠来代替。
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半导体制作工艺流程
半导体制作工艺流程半导体制作工艺流程是指将半导体材料加工成电子器件的一系列工艺步骤。
半导体器件广泛应用于电子产品和通信领域，其制作工艺的精细程度对器件性能有着重要影响。
下面将介绍一般的半导体制作工艺流程。
1. 半导体材料选择与准备半导体材料通常选用硅(Si)或砷化镓(GaAs)等材料。
在制作过程中，需要从纯度高的单晶硅或高纯度的砷和镓等原料开始，通过化学方法或物理方法制备出所需的半导体材料。
2. 晶圆制备晶圆是半导体材料的基片，制作工艺的第一步是将半导体材料加工成晶圆。
通常采用切割硅棒的方法，将硅棒切割成薄片，然后进行化学机械抛光等处理，得到表面平整的晶圆。
3. 清洗与去除杂质在制作过程中，晶圆表面会附着一些杂质，如尘埃、氧化物和有机物等。
清洗是为了去除这些杂质，保证晶圆的表面洁净。
常用的清洗方法包括化学清洗和热酸清洗等。
4. 晶圆表面处理晶圆表面处理是为了形成特定的结构和层，常用的方法有扩散、离子注入、溅射等。
其中，扩散是通过高温加热将掺杂物扩散到晶圆表面，形成特定的电子掺杂浓度分布；离子注入是将掺杂离子注入晶圆表面，改变其电子性质；溅射是利用高能离子轰击晶圆表面，使其表面原子沉积形成特定结构和层。
5. 光刻与光刻胶光刻是将芯片上的图形投射到光刻胶上，在光刻胶上形成图形。
光刻胶是一种对紫外光敏感的聚合物，通过紫外光照射、显影等步骤，可以形成所需的图形。
6. 离子蚀刻与湿法蚀刻离子蚀刻是利用高能离子轰击晶圆表面，使其表面原子沉积形成特定结构和层。
湿法蚀刻是通过特定的化学液体，将晶圆表面的非遮蔽区域溶解掉，形成所需的结构。
7. 金属沉积与蚀刻金属沉积是将金属沉积在晶圆表面，形成导线、电极等结构。
常用的金属沉积方法有物理气相沉积、化学气相沉积和电镀等。
蚀刻是将多余的金属去除，使得只有所需的结构。
8. 封装与测试半导体器件制作完成后，需要进行封装和测试。
封装是将芯片封装在塑料或陶瓷封装体内，以保护芯片并方便与外部电路连接。
半导体制造流程详解
半导体制造流程详解第一步是晶圆制备。
晶圆是制造半导体的基础，通常由硅材料制成。
首先，硅材料被高温炉熔化，然后把熔化的硅材料倒入实心棒中，形成硅棒。
接下来，硅棒会通过拉拔机拉出薄而均匀的圆片，称为晶圆。
晶圆的表面要经过精细的抛光和清洗处理，以确保其质量和平整度。
第二步是前处理。
这一步骤通常包括晶圆清洗、去除表面杂质和形成氧化硅层等。
晶圆首先会在清洁室中进行化学清洗，以去除表面的污垢和杂质。
然后，在化学反应室中，对晶圆表面进行氧化处理，形成氧化硅层。
这一层氧化硅层对于后续制造步骤的实施非常重要，可以提供隔离绝缘和保护晶圆表面的功能。
第三步是光罩和光刻。
光罩是制造半导体中的模板，用来定义芯片的结构和电路。
光刻是将光罩上的图案通过光照技术转移到晶圆表面的过程。
首先，把光罩放在光刻机上，然后在光刻机中利用紫外光或电子束照射晶圆，将光罩上的图案转移到晶圆表面。
这一步骤重复进行多次，每次进行不同的光刻层，最终形成复杂的电路图案。
第四步是沉积。
这一步骤涉及在晶圆表面沉积各种材料，如金属、氧化物和陶瓷等。
其中最常见的沉积技术有化学气相沉积和物理气相沉积。
这些沉积技术可以通过控制温度、压力和气体化学反应来获得所需的物质和质量。
第五步是刻蚀。
这一步骤用来去除不需要的材料，以形成所需的电路和结构。
刻蚀过程可以通过化学刻蚀或物理刻蚀实现。
化学刻蚀使用化学反应，物理刻蚀则使用离子束、氩气或等离子体等物理力量。
刻蚀完成后，晶圆表面上的图案和层次结构就会显现出来。
第六步是清洗和检验。
在制造过程的各个阶段，晶圆表面会沾上各种杂质和残留物。
因此，在完成制造步骤后，晶圆需要经过多次的清洗和检验。
清洗过程会使用酸、碱和溶剂等化学物质，以去除残留物和杂质。
晶圆还要通过光学显微镜和电子显微镜等设备进行质量和结构的检验。
最后一步是封装和测试。
制造完成的芯片需要进行封装，即将芯片连接到适当的封装材料中，并进行密封防护。
然后将封装的芯片连接到电路板上，形成最终的半导体产品。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程
《半导体制造工艺流程》
半导体制造工艺流程是一项复杂而精密的过程，它涉及到众多工艺步骤和高科技设备的运用。
从原料准备到最终产品的制造，整个过程需要严格的控制和监测。
以下是一般的半导体制造工艺流程：
1. 原料准备：半导体材料通常是硅晶圆，因此首先需要准备高纯度的硅原料。
这些原料经过一系列的化学处理，确保其纯度和稳定性。
2. 晶圆生长：通过化学气相沉积或其他方法，在硅片上生长一层极薄的绝缘层或者介质层，作为半导体器件的基质。
3. 掩模制作：使用光刻技术，在晶圆表面涂覆液体光刻胶、曝光和显影，以形成所需的芯片图案。
4. 电子束和离子注入：使用电子束或离子注入技术，将芯片上的电器元件按设计要求添加掺杂剂。
5. 清洗和去除残留物：使用化学溶液或气体等方法，将晶圆表面的零散杂质和残留物清洗干净。
6. 金属沉积：在晶圆上涂覆一层金属，形成导电线路和引脚。
7. 碳化层形成：在晶圆表面生成一层碳化物薄膜，以增加晶圆
的表面硬度和耐高温性能。
8. 封装和测试：将晶圆切割成单个的芯片，然后进行封装和测试，确保半导体器件的性能符合标准要求。
半导体制造工艺流程需要高度的自动化和精密控制，以确保产品质量和生产效率。
同时，对于半导体行业而言，不断的技术创新和设备更新也是不可或缺的。
随着科技的不断进步，半导体制造工艺流程也在不断优化和改进，以满足市场的需求和提高产品性能。
半导体制造工艺流程大全
掺杂
扩散
将杂质元素扩散到晶圆表面一定深度，以改变材料的电学性 质。
离子注入
将杂质离子注入到晶圆表面一定深度，以改变材料的电学性 质。
03 半导体制造设备与材料
制造设备
01
ห้องสมุดไป่ตู้
02
03
04
清洗设备
用于清洗硅片表面的杂质和尘 埃，确保硅片的清洁度。
热处理设备
用于对硅片进行高温处理，实 现晶体结构的重排和掺杂元素
面临的挑战与问题
制程良率
01
随着芯片尺寸不断缩小，制程良率成为一大挑战，需要不断提
高制造工艺的精度和稳定性。
材料限制
02
目前用于半导体制造的材料有限，寻找新的、适合未来发展的
材料是关键。
环保与能源消耗
03
半导体制造过程中需要大量的能源和水资源，同时产生的废料
和污染也需得到妥善处理和控制。
THANKS FOR WATCHING
半导体制造的重要性
半导体制造是现代电子工业的基础， 涉及到众多高科技领域的发展。
半导体制造技术的不断进步，推动了 电子产品的微型化、高性能化和智能 化。
02 半导体制造工艺流程
晶圆制备
原材料选择
根据制造需求选择合适 的单晶硅原材料，确保
其纯度和晶体结构。
切割
研磨
抛光
将单晶硅锭切割成一定 直径的圆形硅片，即晶
圆。
对晶圆表面进行研磨， 以去除表面损伤和杂质。
通过抛光技术使晶圆表 面光滑，达到原子级水
平。
薄膜沉积
物理沉积
通过物理方法将气体中的元素沉积到晶圆表面， 形成薄膜。
化学沉积
通过化学反应将气体中的元素沉积到晶圆表面， 形成薄膜。
半导体制造工艺_02硅的实验室处理工艺
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净化的三个层次：环境、硅片清洗、吸杂 净化级别 高效净化 杂质种类：颗粒、有机 天然氧化层 物、金属、天然氧化层
The bottom line is chip yield. “Bad” die manufactured alongside “good” die. Increasing yield leads to better profitability in manufacturing chips.
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人 特殊设计及材料 定期清洗 超纯化学品 去离子水
半导体制造工艺原理
第二章 实验室净化及硅片清洗
10
各种可能落在芯片表面的颗粒
半导体制造工艺原理
第二章 实验室净化及硅片清洗
粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等
11
去除的机理有四种：
1氧化分解 2溶解 3对硅片表面轻微的腐蚀去除 4 粒子和硅片表面的电排斥
• 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）
半导体制造工艺原理
第二章 实验室净化及硅片清洗
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金属的玷污
来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺 量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni, Cr, W, Ti… Na, K, Li…
影响： 在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降 增加p-n结的漏电流，减少少数载流子的寿命
平行于硅片表面的声压波使粒子浸润， 然后溶液扩散入界面，最后粒子完全浸 润，并成为悬浮的自由粒子。
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半导体制造工艺原理
第二章 实验室净化及硅片清洗
20
机器人自动清洗机
半导体制造工艺原理
Hale Waihona Puke 第二章 实验室净化及硅片清洗
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程1.单晶硅材料制备：利用高纯度的硅源材料，通过化学方法或物理方法制备出单晶硅片。
这些单晶硅片用于制造芯片的基底。
2.潮湿腐蚀：将单晶硅片放入一定浓度的酸中进行腐蚀，以去除表面的氧化层和杂质，使得单晶硅表面更加平整。
3.清洗：用化学溶液对单晶硅片进行清洗，去除表面的杂质和有机物。
4.氮氧化：将单晶硅片放入氮气环境中进行热氧化，生成一层氮氧化物的薄膜。
这个薄膜在后续工艺中用于隔离器件。
5.光刻：将光刻胶涂在氮氧化层上，然后通过曝光和显影的方式将芯片的图案转移到光刻胶上，形成光刻图案。
6.腐蚀和沉积：将芯片放入化学溶液中进行腐蚀，去除曝光没有覆盖的区域，然后进行金属沉积。
金属沉积可以形成导电层或者连接层。
7.退火：通过高温处理，使得芯片中的材料发生结晶和扩散，提高电子器件的性能。
退火还有去除应力、填充缺陷和提高结晶度的作用。
8.清洗：用化学溶液清洗芯片，去除残留的光刻胶和沉积物，保证芯片的纯净度。
9.蚀刻和沉积：使用干法或湿法蚀刻技术，去除部分芯片表面材料，形成电子器件的结构。
然后再进行金属或者氧化物的沉积，形成电极或者绝缘层。
10.清洗和检测：再次清洗芯片，以确保芯片的纯净度。
然后进行各类检测，如电性能测试、材料分析等，以保证芯片质量。
11.封装：将芯片放入封装材料中，进行电缆连接和封装。
然后将封装好的芯片焊接到PCB板上，形成最终的电子产品。
以上是一般的半导体制造工艺流程，其中每个步骤都有详细的工艺参数和设备要求。
随着技术的不断发展，半导体制造工艺也在不断改进和创新，以提高芯片的性能和生产效率。
半导体制造流程及生产工艺流程
半导体制造流程及生产工艺流程1.原料准备：半导体制造的原料主要是硅（Si），通过提取和纯化的方式获得高纯度的硅单晶。
2. 晶圆制备：将高纯度的硅原料通过Czochralski或者Float Zone方法，使其形成大型硅单晶圆（晶圆直径一般为200mm或300mm）。
3.表面处理：进行化学机械抛光（CMP）和去杂质处理，以去除晶圆表面的污染物和粗糙度。
4.晶圆清洗：使用化学溶液进行清洗，以去除晶圆表面的有机和无机污染物。
5.硅片扩散：通过高温反应，将所需的杂质（如磷或硼）掺杂到硅片中，以改变其电子性质。
6.光刻：在硅片上涂覆光刻胶，并使用掩模板上的图案进行曝光。
然后将光刻胶显影，形成图案。
7.蚀刻：使用化学溶液进行蚀刻，以去除未被光刻胶所保护的区域，暴露出下面的硅片。
8.金属蒸镀：在硅片表面沉积金属层，用于连接电路的不同部分。
9.氧化和陶瓷：在硅片表面形成氧化层，用于隔离不同的电路元件。
10.电极制备：在硅片上形成金属电极，用于与其他电路元件连接。
11.测试和封装：将晶圆切割成单个芯片，然后对其进行测试和封装，以确保其性能符合要求。
以上是半导体制造的主要步骤，不同的半导体产品可能还涉及到其他特定的工艺流程。
此外，半导体制造过程还需要严格的质量控制和环境控制，以确保产品的可靠性和性能。
不同的半导体生产流程会有所不同，但大致上都包含以下几个关键的工艺流程：1. 前端制程（Front-end Process）：包括晶圆清洗、来料检测、扩散、光刻、蚀刻、沉积等步骤。
这些步骤主要用于在硅片上形成电子元件的结构。
2. 中端制程（Middle-end Process）：包括溅射、化学机械抛光、化学物理蚀刻、金属蒸镀等步骤。
这些步骤主要用于在晶圆上形成连接电子元件的金属线路。
3. 后端制程（Back-end Process）：包括划片、电极制备、测试、封装等步骤。
这些步骤主要用于将芯片进行切割、封装，以及测试芯片的性能。
半导体制造工艺硅的实验室处理工艺
半导体制造工艺：硅的实验室处理工艺半导体材料的制造是半导体工业的核心，而硅作为典型半导体材料，其制造工艺也尤为关键。
本文将介绍硅的实验室处理工艺，包括硅晶片生长、硅晶片切割、化学机械抛光等过程。
硅晶片生长硅晶片生长是制造半导体器件的第一步，其质量直接影响器件的性能。
硅晶片的生长主要有两种方法：CZ法和FZ法。
CZ法（Czochralski法）是一种比较成熟的硅晶片生长方法，它通过在坩埚中加入纯净的硅料，再向坩埚中注入一定量的带有控制渐变的熔剂。
在坩埚内加热的同时，晶体在温度梯度作用下从熔液中生长，最终形成整块硅晶片。
CZ法生长出来的硅晶片具有高纯度和大尺寸的特点，但其缺点是含有大量杂质，需要通过后续的加工工艺进行处理。
FZ法（Float Zone法）是另一种硅晶片生长方法，它通过将纯净的硅片放置在恒定的磁场中，在一个焦耳加热环上加热样品，使母材逐渐熔化。
当样品表面出现螺旋形液相区时，磁场会引导液相区沿着样品的轴向运动。
最终，液相区形成一个浮动的液态硅柱，从而生长出一块高纯度的硅晶片。
FZ法生长出来的硅晶片具有更高的纯度和更少的杂质，但是因为该方法需要高度纯净的硅片作为母材，所以其生产成本较高，产量也相对较小。
硅晶片切割硅晶片切割是硅晶片制造的重要步骤之一，其目的是将生长好的硅晶片切割成适当的大小以供后续加工使用。
硅晶片切割通常采用金刚石锯片加工，但这种方法会在晶片表面留下刀痕和微小的裂缝，从而降低了晶片的综合性能。
为了避免这种现象，工业上使用了更加先进的平切和线切技术。
平切是将硅晶片放在手工或机械夹具中，然后以高速旋转的金刚石圆盘进行切割。
平切法不会像金刚石锯片切割那样产生较深的玻璃刀痕和裂纹，因此适用于硅晶片的低成本加工制造。
线切是将硅晶片放在工具夹具中，其下方是有专用切割线网和金刚石泥浆。
通过金刚石探头将切割线网慢慢从硅晶片的表面划出，这种方法的切割表面非常光滑，并且不会在硅晶片中留下微裂纹和刀痕。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程半导体制造工艺流程是指将硅晶圆上的电子器件（如晶体管、集成电路等）逐步形成的一系列工艺步骤。
半导体工艺流程是一项高度精密的工作，需要对材料的性质进行深入了解，以及对各种设备的操作技术进行精准掌握。
下面将介绍一般的半导体制造工艺流程：一、晶圆制备晶圆是半导体工艺中的基本材料，通常是由高纯度的硅片制成。
在晶圆制备阶段，首先对硅片进行择优，然后将其进行表面处理，以确保表面的平整度和光洁度。
接着在硅片上涂覆光刻胶，以便在后续的工艺中进行图案的刻蚀。
二、光刻在光刻阶段，将已经涂覆光刻胶的硅片放置在光刻机上，通过照射UV光源的方式将图案光刻在光刻胶上。
然后使用显微镜进行目视检查，确保图案的准确性。
三、刻蚀在刻蚀阶段，将经过光刻的硅片放置在刻蚀机中，通过化学或物理的方式将未经保护的硅片部分刻蚀掉，形成所需的结构。
刻蚀过程需要严格控制液体的浓度和温度，以保证刻蚀的精度和稳定性。
四、沉积在沉积阶段，将金属或其他材料沉积在经过刻蚀后的硅片表面，形成电极、导线等电子器件的组成部分。
沉积过程通常采用化学气相沉积或物理气相沉积等技术，通过在特定的条件下控制气体流量和温度来实现材料的沉积。
五、退火在退火阶段，通过加热硅片，使硅片中的金属或其他材料发生晶格结构的重新排列，从而改善材料的性能和稳定性。
退火过程通常需要控制加热速率和温度梯度，以避免材料变形和应力积聚。
六、清洗和检测在清洗和检测阶段，将经过以上工艺的硅片进行清洗，去除表面的杂质和残留物。
然后使用显微镜、电子显微镜等仪器对硅片进行检测，确保器件的准确性和可靠性。
七、封装在封装阶段，将经过工艺流程的硅片切割成单个的芯片，然后将芯片封装在塑料封装体内，形成最终的电子器件。
封装过程需要控制焊接温度和时间，以确保器件的封装质量和可靠性。
总结起来，半导体制造工艺流程是一项极其复杂的工作，需要精密的操作技术和严格的质量控制。
只有在专业技术人员的精心操作和管理下，才能生产出高性能和高可靠性的半导体器件。
半导体制备工艺流程
半导体制备工艺流程1.原材料准备：首先，需要准备半导体材料的原料，如硅、锗等。
这些原料通常以多晶体或单晶体的形式存在，并需要进行纯化和化学处理，以去除杂质和提高纯度。
2. 制备单晶体：在这一步骤中，需要通过一种称为Czochralski方法的技术，将纯化后的原料制备成单晶体。
该方法利用一个熔融的原料，通过加入引导晶体和控制温度的方式，使晶体在慢慢生长的过程中形成。
3.切割晶片：获得的单晶体需要进行切割，以获得具有所需尺寸和形状的晶片。
这通常通过使用金刚石工具进行切割，因为金刚石具有很高的硬度，可以有效地切割晶体。
4.磨削和研磨：切割后的晶片可能会有表面不平整或粗糙的问题，需要进行磨削和研磨处理。
这一步骤将使用机械磨削和化学机械研磨的方法，逐渐将晶片表面磨平和研磨至所需的光洁度和平整度。
5.清洗和去除杂质：在晶片表面研磨完成后，需要进行清洗和去除杂质的处理。
这一步骤通常使用酸、溶剂或等离子体处理，以去除表面的有机和无机杂质，并提高单晶片的表面质量和净化度。
6.氧化处理：经过清洗和净化的单晶片需要进行表面氧化处理，以形成一层氧化膜。
氧化处理可以通过热氧化或湿氧化的方法进行，其中热氧化是利用高温下的氧气将晶片表面氧化，而湿氧化则是在有水蒸汽的条件下进行。
7.控制掺杂：在制备半导体器件时，通常需要对晶片进行掺杂处理，以改变其电子性能。
掺杂可以通过离子注入或扩散的方式进行，其中离子注入将所需的杂质离子直接注入晶片中，而扩散则是将杂质担体直接接触至晶片表面，然后通过高温处理使其扩散至晶片内部。
8.图案化处理：在制备半导体芯片时，需要根据所需的电路设计，在晶片表面进行图案化处理。
这一步骤通常包括光刻、蚀刻、沉积和清洗等工艺步骤，以逐步形成器件所需的结构和层次。
9.金属化处理：在芯片制备的最后阶段，需要进行金属化处理，以将电路连接至芯片的引脚或电极。
这一步骤通常涉及金属沉积、刻蚀和清洗等工艺步骤，以形成电路和引脚之间的良好电气连接。
半导体制造的工艺流程
半导体制造的工艺流程
1.半导体原料的准备：半导体材料主要包括硅、砷化镓、磷化铟等。
原料通过提纯工艺，去除杂质，以获得高纯度的半导体材料。
2.厚度测量：使用测量仪器对半导体材料的厚度进行测量，以确保材料符合规定的厚度要求。
3.氧化处理：半导体材料通过高温氧化处理，形成一层绝缘层（氧化层），用于隔离并提供电位差。
4.光刻：在半导体材料上涂覆光刻胶，并使用掩模模板，通过紫外线照射，将图案暴露在光刻胶上。
5.显影：通过化学处理，将被暴露在光刻胶上的图案使其显现出来。
这一步骤决定了半导体中的器件形状和结构。
6.物理沉积：使用物理方法，如蒸发或溅射，将金属或其他材料沉积在半导体材料上。
这些材料通常用于连接元器件或形成电气接触。
7.化学沉积：使用化学方法，将化学物质通过气流或液流方式沉积在半导体材料上，以形成必要的功能层。
这些层常包括导电和绝缘材料。
8.离子注入：使用高能量离子束，将杂质（如硼、磷等）引入半导体材料，以改变其导电性质。
9.蚀刻：通过化学腐蚀作用，将部分半导体材料或沉积的层移除，以形成所需的结构和形状。
10.清洗和干燥：对半导体进行清洗和干燥，以去除任何残留的化学物质或杂质。
11.终测和选判：对半导体器件进行电性能测试，以确保其质量和性能满足规定的要求。
12.封装和测试：将半导体芯片封装在塑料或陶瓷封装中，并对封装完成的器件进行功能测试。
半导体制造工艺流程图文
激光技术
激光技术在半导体制造中主要用于材料加工、表面处理和 检测等领域。
通过高能激光束对材料表面进行快速加热和冷却，可以实 现高精度和高效率的加工和表面处理。
激光技术在半导体制造中主要用于划片、打标和表面处理 等方面。
04 制造工艺中的设备与材料
通过控制反应气体和温度等参数，可以在硅片 上形成均匀、连续和高质量的薄膜。
常用的化学气相沉积技术包括热化学气相沉积、 等离子增强化学气相沉积和金属有机化学气相 沉积等。
物理气相沉积
物理气相沉积是一种利用物理过程在硅片上沉积薄膜 的方法。
通过控制气体流量和能量等参数，可以在硅片上形成 具有高附着力和致密性的薄膜。
光刻与刻蚀、离子注入和化学机械平坦化等步骤。
这些步骤的精确控制对于制造高性能、高可靠性的半导体器件
03
至关重要。
晶圆制备
01
02
03
晶圆制备是半导体制造 工艺的起始步骤，涉及 切割和研磨单晶硅锭， 以获得平滑、无缺陷的
晶圆表面。
晶圆制备过程中，需要 严格控制温度、压力和 化学试剂的浓度，以确 保晶圆的表面质量和几
03 制造工艺中的关键技术
真空技术
01
真空技术是半导体制造中不可或缺的关键技术之一，主要用 于制造薄膜和清洗表面。
02
在真空环境下，可以控制各种物理和化学过程，从而实现高 质量的薄膜沉积和表面处理。
03
常用的真空技术包括真空蒸发、溅射和化学气相沉积等。
化学气相沉积
化学气相沉积是半导体制造中常用的方法之一， 用于在硅片上沉积各种薄膜材料。
制造工艺设备
清洗设备
用于清除晶圆表面的杂质和污 染物，确保表面的洁净度。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程
《半导体制造工艺流程》
半导体制造工艺是一种复杂而严谨的流程，它涉及到多个步骤和工艺，以及各种精密的设备和技术。
整个过程通常包括晶圆制备、化学气相沉积、光刻、蚀刻、离子注入、清洗和检测等步骤。
首先，晶圆制备是制造半导体产品的第一步。
在这一步骤中，硅晶圆经过多道工序，包括切割、抛光、清洗等，变成一块平整且清洁的单晶硅片。
接下来，利用化学气相沉积技术将各种材料沉积到晶圆表面，形成薄膜以及凹凸不平的结构。
然后，光刻和蚀刻是用于图案化处理的关键步骤。
在光刻过程中，利用光刻胶和掩模板将所需的图案转移至晶圆表面。
然后，通过蚀刻工艺，将未被光刻胶保护的区域进行蚀刻，形成所需的结构。
离子注入是另一个重要的步骤，它用于改变晶圆内部的材料性质。
通过将高能离子注入到晶圆内，可以改变材料的导电性能或者其光学性质。
最后，清洗和检测是制造过程中的最后几个步骤。
在生产线末端，晶圆需要进行一系列的清洗工序，以去除上面可能留下的杂质和残留物。
随后，对晶圆进行各种测试和检测，在确保产品质量的同时，也能够及时发现可能存在的问题。
总的来说，半导体制造工艺流程是一个高度自动化和精密化的过程，需要多种设备和技术的协同作用。
只有严格遵循工艺流程，确保每个步骤的准确性和稳定性，才能够生产出高质量的半导体产品。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程1.半导体晶圆制备半导体晶圆是半导体制造的基础，通常使用硅作为晶圆的材料。
晶圆由切割硅单晶棒而成，并经过抛光和清洗等步骤。
2.掩膜制备在晶圆上形成所需的特殊结构和电路，使用的是光刻技术。
首先在晶圆表面涂覆一层称为光刻胶的光敏材料，然后使用掩模板对光刻胶进行暴光，形成所需的图案。
3.腐蚀和刻蚀通过腐蚀和刻蚀技术，将晶圆表面多余的材料去除，只留下所需的结构。
利用光刻胶作为蚀刻的掩膜，可以实现高精度的图案形成。
4.清洗和清除光刻胶使用化学溶液进行清洗，去除腐蚀剩余物和光刻胶等杂质，确保晶圆表面的纯净度。
5.激活和扩散激活过程使用特殊的高温炉，将所需的杂质（掺杂物）注入晶圆表面，以改变材料的导电性。
在扩散过程中，杂质会向半导体材料扩散，并形成所需的电子元件。
6.陶瓷封装将半导体器件架在特殊的芯片支架上，并使用导线将其连接。
然后，将整个芯片和支架封装在一个保护性的陶瓷或塑料外壳中。
这可以保护芯片不受外部环境的干扰。
7.测试和质量控制对制造的半导体器件进行全面的测试和质量控制，以确保其性能和可靠性。
常用的测试包括电气特性测试、温度应力测试和可靠性测试等。
8.封装和成品在测试合格后，将半导体芯片封装成最终产品。
封装过程包括将芯片连接到引脚或焊球，并将其安装在适当的封装材料中。
最后，包装芯片并进行最终的质量控制检查，确保产品符合标准。
以上所述是一个典型的半导体制造工艺流程，不同的半导体制造厂商和产品类型可能会有一些细微的差别。
随着技术的不断进步，半导体制造工艺也在不断演进和改进，以满足不断增长的需求和提高制造效率。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程半导体制造工艺是一种复杂而精密的工艺流程，它涉及到许多步骤和技术，需要高度的精准和专业知识。
在半导体制造工艺中，主要包括晶圆制备、沉积、光刻、蚀刻、离子注入、退火和封装等步骤。
下面将对这些步骤进行详细介绍。
首先，晶圆制备是半导体制造的第一步。
晶圆通常由硅材料制成，经过多道工序加工而成。
制备好的晶圆需要经过清洗和去除杂质等步骤，以确保表面的纯净度和平整度。
接下来是沉积步骤，这一步骤是将各种材料沉积到晶圆表面，以形成所需的结构和层。
常见的沉积方法包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD），这些方法可以实现对不同材料的精确控制和沉积。
光刻是半导体制造中非常关键的一步，它通过光刻胶和光刻机将图案转移到晶圆表面，以便进行后续的蚀刻和沉积。
光刻技术需要高精度的设备和工艺控制，以确保图案的清晰度和精度。
蚀刻是将不需要的材料从晶圆表面去除的过程，常见的蚀刻方法包括干法蚀刻和湿法蚀刻。
蚀刻工艺需要严格的控制，以确保所需的结构和层能够准确地形成。
离子注入是将掺杂剂注入晶圆表面的过程，以改变材料的导电性能和其他特性。
离子注入需要精确控制能量和注入深度，以确保掺杂剂能够准确地分布在晶圆表面。
退火是将晶圆加热到高温，以去除应力和缺陷，同时改善材料的性能和稳定性。
退火工艺需要严格的温度和时间控制，以确保退火效果的稳定和可靠。
最后是封装步骤，这一步骤是将晶圆切割成单个芯片，并封装到芯片载体中，以便进行后续的测试和使用。
封装工艺需要精密的设备和技术，以确保芯片的可靠性和稳定性。
总的来说，半导体制造工艺流程是一个复杂而精密的过程，需要多种技术和工艺的结合，以确保最终产品的质量和性能。
在实际生产中，需要严格控制每一个步骤和参数，以确保整个制造过程的稳定性和可靠性。
只有这样，才能生产出高质量的半导体产品，满足市场的需求。
半导体制造工艺教案硅材料制备
半导体制造工艺教案硅材料制备【半导体制造工艺教案硅材料制备】一、引言其实啊，在我们生活的这个科技飞速发展的时代，半导体可是无处不在呢！从我们每天不离手的手机，到家里的电脑、电视，甚至是汽车、飞机等高科技产品，都离不开半导体的身影。
而半导体制造工艺中的硅材料制备，那可是相当关键的一步。
接下来，咱们就一起好好聊聊硅材料制备的那些事儿。
二、硅材料制备的历史1. 早期探索其实啊，早在 19 世纪，科学家们就已经开始对硅这种元素产生了浓厚的兴趣。
那时候，他们就发现了硅的一些独特性质，但对于如何将其大规模地应用于制造半导体，还处于摸索阶段。
2. 重要突破到了20 世纪中叶，随着技术的不断进步，一些关键的突破出现了。
比如说，发明了更高效的提纯方法，让硅的纯度得到了大幅提升，这就为半导体的发展打下了坚实的基础。
3. 现代发展说白了就是，进入 21 世纪后，硅材料制备技术更是日新月异。
新的工艺不断涌现，使得硅材料的性能越来越好，成本也越来越低。
三、硅材料的制作过程1. 开采与提纯硅在自然界中主要以二氧化硅（也就是沙子）的形式存在。
首先得把含有二氧化硅的矿石开采出来，然后通过一系列复杂的化学和物理方法进行提纯，去除杂质，得到相对纯净的硅。
这就好比是从一堆沙子里挑出金子，只不过这里挑的是纯净的硅。
比如说，我们会用到化学沉淀法，让杂质沉淀下去，然后把上面的溶液取出来，这里面含有的硅就更纯了。
2. 晶体生长得到了相对纯净的硅之后，就要让它长成晶体。
常见的方法有直拉法和区熔法。
直拉法就像是做棉花糖，把一根棍子放进去旋转，糖丝就会缠绕在棍子上形成一个大大的棉花糖。
在这里，就是把硅熔体用一个籽晶慢慢提拉，硅就会在籽晶上逐渐生长成一个大的晶体。
区熔法呢，则像是在做局部的“烧烤”，通过局部加热，让硅在特定区域熔化并结晶，从而得到高质量的晶体。
3. 切片与抛光晶体长好之后，要把它切成薄薄的片，就像切土豆片一样。
然后再对这些片子进行抛光，让表面变得非常光滑平整，这样才能用于制造半导体器件。
半导体的制作工艺
半导体的制作工艺嘿，朋友！你有没有想过，我们身边那些超级智能的电子产品，像手机、电脑啥的，它们的“心脏”是什么呢？没错，就是半导体！这半导体可神奇了，今天我就来给你唠唠它那超酷的制作工艺。
我有个朋友叫小李，他就在一家半导体制造厂里工作。
有一次我去参观，简直就像进入了一个微观世界的魔法工厂。
半导体的制作啊，首先得从原材料开始说起。
这就像是盖房子得先准备好砖头一样。
最常用的半导体材料就是硅了。
硅这东西啊，在自然界里到处都是，沙子里就有不少呢。
可是，从沙子里提取出能做半导体的硅，那可不容易。
这就像是从一堆石头里挑出最特别的宝石一样。
得经过好多道工序，把硅提纯，提纯到那纯度啊，简直高得吓人，就像把大海里的一滴水单独挑出来那么难。
提纯后的硅，就像一个等待雕琢的璞玉。
接下来就要把它做成硅片啦。
这个过程就像是把一块大面团擀成薄薄的面片一样。
硅片得做得特别薄而且特别平，这可全靠那些超级精密的设备。
我看到那些机器的时候，真的是惊掉了下巴。
它们就像一个个超级精确的厨师，把硅这个“食材”处理得恰到好处。
然后呢，就到了光刻这一步。
光刻啊，这可是半导体制作工艺里的重头戏，就像画家在画布上作画一样。
但是这个“画家”可不是人，而是超级精密的光刻设备。
光刻设备要在硅片上画出那些非常非常小的电路图案。
这些图案小到什么程度呢？就像在一粒沙子上画一幅世界地图一样，简直不可思议！我的朋友小李跟我说，光刻的精度那可是用纳米来计算的。
纳米是啥概念？那就是非常非常小的单位啊，小到你几乎想象不出来。
我当时就感叹：“我的天呐，这也太厉害了吧！”在光刻的过程中，还得用到光刻胶。
光刻胶就像是一种特殊的“墨水”，光刻设备用这种“墨水”在硅片上画出图案。
但是这“墨水”可挑剔了，对环境的要求特别高。
温度啊、湿度啊，稍微有点不对，就可能影响光刻的效果。
这就好比是一个娇贵的小宠物，得小心翼翼地伺候着。
光刻完了之后呢，就是蚀刻啦。
蚀刻就像是一个雕刻师，把光刻出来的图案真正地刻在硅片上。
半导体制造工艺操作规程
半导体制造工艺操作规程半导体是现代科技发展的重要基石，其广泛应用于电子产品、通信设备以及医疗器械等领域。
而半导体制造工艺操作规程则是确保半导体产品质量和工艺稳定性的重要指导文件。
本文将围绕半导体制造工艺操作规程展开讨论。
一、制造工艺概述半导体制造工艺是指将硅晶圆通过一系列的工艺步骤加工成芯片的过程。
其工艺步骤包括晶圆清洗、沉积、光刻、蚀刻、离子注入、退火、薄膜沉积、封装等。
每一步骤都有严格的操作规程，以确保半导体产品的性能和可靠性。
二、晶圆清洗晶圆清洗是半导体制造的起始步骤，其目的是去除晶圆表面的杂质和有机物，以确保后续工艺步骤的顺利进行。
晶圆清洗工艺包括预清洗、酸洗、碱洗以及去离子水冲洗等。
操作人员在进行晶圆清洗时应注意操作流程、温度和时间等参数，严格遵守操作规程。
三、沉积沉积是将所需材料以化学气相沉积或物理气相沉积的形式，在晶圆表面形成薄膜层的工艺步骤。
沉积工艺可以分为热化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及原子层沉积（ALD）等。
在操作过程中，操作人员需仔细控制沉积速度、温度、压力等参数，确保薄膜质量和均匀度。
四、光刻光刻是通过光敏剂和光源，将光掩膜上的图形投影到光刻胶上，形成所需的图案。
光刻胶是一种光敏聚合物，光刻胶在接触紫外线光源后会发生聚合反应，形成图形。
光刻步骤包括胶涂覆、光刻曝光、显影以及后处理等。
操作人员需严格控制光刻胶的贴壁性、曝光剂的浓度和曝光参数等，以确保图形的精确传递。
五、蚀刻蚀刻是将光刻步骤过程中保护的区域除去，形成所需的器件结构的工艺步骤。
蚀刻有干法蚀刻和湿法蚀刻两种方式，干法蚀刻使用高能离子束或等离子体，湿法蚀刻则是在特定溶液中进行。
不同材料对应不同的蚀刻液，操作人员需根据材料和图案的要求选择合适的蚀刻方案。
六、离子注入离子注入是将离子束引入晶圆表面，通过改变晶格结构掺杂材料的过程。
离子注入工艺可以精确控制材料的掺杂浓度和深度，并且可以用于形成特定的工作区域。
半导体工艺步骤
半导体工艺步骤一、半导体工艺步骤概述半导体工艺是将硅片或其他半导体材料加工成各种电子器件的过程。
它包括了多个步骤，每个步骤都是为了实现特定的工艺要求。
下面将详细介绍半导体工艺的各个步骤。
二、硅片制备硅片是半导体器件的基础材料，它是通过将硅矿石经过多道工序提炼、纯化而得到的。
首先，将硅矿石破碎成小颗粒，然后经过酸浸、熔炼和晶体生长等工序，最终得到纯净度极高的硅单晶。
然后将硅单晶锯成薄片，形成硅片。
三、清洗和去除杂质在进行后续的工艺步骤之前，硅片需要进行清洗和去除杂质的处理。
这一步骤旨在保证硅片表面的纯净度和平整度，以便后续步骤的顺利进行。
清洗通常使用酸碱溶液和超纯水进行，可以去除表面的有机和无机污染物。
四、表面氧化表面氧化是将硅片表面形成一层氧化硅薄膜的过程。
这一步骤可以使用热氧化或化学气相沉积等方法。
氧化硅薄膜可以用作绝缘层，保护硅片表面，并提供后续工艺步骤的基础。
五、光刻光刻是将图案投影到硅片上的工艺步骤。
首先，在硅片上涂覆一层光刻胶，然后使用掩膜板和紫外光照射，使光刻胶在曝光区域发生化学反应。
然后，通过显影和清洗，去除未曝光区域的光刻胶，形成所需的图案。
六、蚀刻蚀刻是通过化学反应去除硅片表面的一部分材料，以形成所需的结构。
蚀刻可以分为湿法蚀刻和干法蚀刻两种。
湿法蚀刻使用酸或碱溶液进行，而干法蚀刻则使用气体等化学物质进行。
蚀刻可以用来开凿孔洞、形成导线等。
七、沉积沉积是将材料沉积到硅片表面的工艺步骤。
沉积可以分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种。
PVD将固态材料蒸发或溅射到硅片上，而CVD通过化学反应将气态材料沉积到硅片上。
沉积可以用来形成导线、绝缘层等。
八、电镀电镀是将金属沉积到硅片表面的工艺步骤。
首先，在硅片上涂覆一层金属种子层，然后将硅片浸入含有金属离子的电解液中，通过电流使金属离子还原并沉积到硅片上。
电镀可以用来形成导线、连接器等。
九、退火退火是在高温下对硅片进行热处理的工艺步骤。
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半导体制造工艺原理
第二章 实验室净化及硅片清洗
外来杂质的危害性 例2. MOS阈值电压受碱金属离子的影响
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2 s qNA (2 f ) qQM Vth VFB 2 f Cox Cox
当tox＝10 nm，QM＝6.5×1011 cm-2（10 ppm)时，DVth＝0.1 V 例3. MOS DRAM的刷新时间对重金属离子含量Nt的要求
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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自然氧化层（Native Oxide）
在空气、水中迅速生长 带来的问题：
接触电阻增大 难实现选择性的CVD或外延 成为金属杂质源 难以生长金属硅化物
清洗工艺：HF＋H2O（ca. 1: 50）
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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由于集成电路內各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如 果遭到灰尘、金属的污染，很容易造成芯片内电路功能的损坏， 形成短路或断路，导致集成电路的失效！在现代的VLSI工厂中， 75%的产品率下降都来源于硅芯片上的颗粒污染。
例1. 一集成电路厂 产量＝1000片/周×100芯片/片，芯 片价格为$50/芯片，如果产率为50％，则正好保本。若 要年赢利$10,000,000，产率增加需要为
2、硅片清洗
SPM：sulfuric/peroxide mixture H2SO4(98％):H2O2(30％)=2:1~4:1 把光刻胶分解为CO2＋H2O （适合于几乎所有有机物）
17
有机物/光刻 胶的两种清 除方法：
氧等离子体干法刻蚀：把光刻胶分解 为气态CO2＋H2O （适用于大多数高分子膜）
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人 特殊设计及材料 定期清洗 超纯化学品 去离子水
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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各种可能落在芯片表面的颗粒
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第二章 实验室净化及硅片清洗
粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等
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去除的机理有四种：
1 2 3 4 粒子和硅片表面的电排斥
$1 10 3. 8% 1000 100 $50 52
7
年开支=年产能 为1亿3千万 1000×100×52×$50×50% =$130,000,000
产率提高3.8%，将带来年利润1千万美元！
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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Contaminants may consist of particles, organic films (photoresist), heavy metals or alkali ions.
1 G vth Nt
＝10－15 cm2，vth=107 cm/s 若要求G＝100 ms，则Nt1012 cm-3
=0.02 ppb !!
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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颗粒粘附
所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。 颗粒来源： 空气 人体 设备 化学品 超级净化空气
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第二章 实验室净化及硅片清洗
SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7） 可以将碱金属离子及Al3＋、Fe3＋和Mg2＋在SC-1溶 液中形成的不溶的氢氧化物反应成溶于水的络合物 可以进一步去除残留的重金属污染（如Au） RCA与超声波振动共同作用，可以有更好的去颗粒作用 20～50kHz 或 1MHz左右。
• 去除方法：SC-1, megasonic（超声清洗）
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第二章 实验室净化及硅片清洗
12Leabharlann 金属的玷污 来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺 量级：1010原子/cm2
Fe, Cu, Ni, Cr, W, Ti… Na, K, Li…
影响： 在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降 增加p-n结的漏电流，减少少数载流子的寿命
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第二章 实验室净化及硅片清洗
三道防线: 环境净化（clean room） 硅片清洗（wafer cleaning） 吸杂（gettering）
1
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第二章 实验室净化及硅片清洗
1、空气净化
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From Intel Museum
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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可以氧化有机膜 和金属形成络合物 缓慢溶解原始氧化层，并再氧化——可以去除颗粒 NH4OH对硅有腐蚀作用 RCA clean is “standard process” OH－ － OH － used to remove OH OH－ OH－ organics, OH－ heavy metals and alkali ions.
14
去除方法：使金属原子氧化变成可溶性离子
M
氧化 还原
Mz+ + z e-
去除溶液：SC-1, SC-2（H2O2：强氧化剂）
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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有机物的玷污
来源： • 环境中的有机蒸汽 • 存储容器 • 光刻胶的残留物 去除方法：强氧化 － 臭氧干法 － Piranha：H2SO4-H2O2 － 臭氧注入纯水
注意：高温工艺过程会使污染物扩散进入硅片或薄膜 前端工艺（FEOL）的清洗尤为重要
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第二章 实验室净化及硅片清洗
RCA——标准清洗 SC-1（APM，Ammonia Peroxide Mixture）： NH4OH(28%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:5～1:2:7 70～80C, 10min 碱性（pH值>7）
净化级别：每立方英尺空气中含有尺度大于0.5mm的粒子 总数不超过X个。
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0.5um
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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第二章 实验室净化及硅片清洗
高效过滤
5
超细玻璃纤 维构成的多 孔过滤膜： 过滤大颗粒， 静电吸附小 泵 颗粒 循 环 系 统
20～22C 40～46％RH 排气除尘
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第二章 实验室净化及硅片清洗
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不同工艺过程引入的金属污染
离子注入 干法刻蚀 去胶 水汽氧化 Fe Ni Cu
9
10 11 12 Log (concentration/cm2)
13
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第二章 实验室净化及硅片清洗 金属杂质沉淀到硅表面的机理
– 通过金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷 交换，和硅结合。（难以去除） – 氧化时发生：硅在氧化时，杂质会进入