微电子制造工艺Ch
微电子制造工艺Ch-3
3、冷凝器， 4、回流管， 5、出料口
精馏
还原（氢还原） SiHCl3+H2—1100~1200C→Si+3SiCl4+2H2 还原过程中的各种不完全 反应尾气化合物将影响纯度
2）硅烷法（SiH4） a）合成法： SiCl4+4LiH→SiH4↑+4LiCl b）硅化镁分解法： 2Mg+Si →Mg2Si Mg2Si+4NH4Cl —液NH3→SiH4 ↑ +2MgCl+4NH3
双面抛光（DSP）
7、Identification Marking，Cleaning， Gettering，and Shiping
• 硅片加工流程：
外观整形 测试、定位
子流程：
晶棒粘着 切片 硅片拆卸 清洗、检验
工艺规范: 粘胶配制 粘接温度 固化时间
定向切片
倒角 磨片 抛光 后腐蚀
清洗、包装
impurity Al As B C Cu Fe O P Sb
k0 0.002 0.3 0.8 0.007 4x10-4 8x10-6 1.25 0.35 0.023
3) O、C的控制 来源：？ 检测：FTIR 改善：MCz （P23~25）
通常：O：~1018 cm-3 C：<1017 cm-3 用途: a)绝大多数分离器件(：1~10cm) b)集成电路衬底
2、Cz-Si生长工艺：（19-25页）
工艺控制： 缩颈(Necking)；零位错生长 温度场的分布；（缺陷、杂质、二次热缺陷） 旋转速率；（温度场的均匀、杂质均匀） 提升速率；（直径、缺陷、应力） 弯月面的控制；（生长测控的特征面） 气场的控制；（缺陷、杂质）
冷却过程中的缺 陷；热历史对材 料和以后的器件 性质产生影响。
《微电子学概论》ch4集成电路制造工艺1
消除损伤
退火方式：
炉退火 快速退火：脉冲激光法、扫描电子束等
离子注入视频
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OUTLINE
Pattern Transfer
•Lithography •Etching
Doping
•Diffusion •Ion Implantation
Film Preparation
•Oxidation •Chemical Vapor Deposition
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扩散系统结构图
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固态源扩散系统
固态源扩散：如B2O3、P2O5、BN等
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液态源扩散系统
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气态源扩散系统
扩散视频
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掺杂技术：离子注入
离子注入：将具有很高能量的杂质离子射入半导
体衬底中的掺杂技术，掺杂深度由注入杂质离子
的能量和质量决定，掺杂浓度由注入杂质离子的
Example：
Thin Oxide & Polysilicon Gate
Deposit the Poly (by CVD (Chemical Vapor Deposition)
Deposit a layer of thin oxide
Pattern the poly gate
刻蚀视频
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溅射与离子束铣蚀(Sputtering and Ion Beam Milling)：通过高能惰性气体离子的物理轰击作用刻
蚀，各向异性性好，但选择性较差
等离子刻蚀(Plasma Etching)：利用放电产生的
游离基与材料发生化学反应，形成挥发物，实现刻蚀。 选择性好、对衬底损伤较小，但各向异性较差
微电子制造工艺流程解析
微电子制造工艺流程解析微电子制造工艺流程是指通过一系列的加工步骤，将原材料转化为微小电子器件的过程。
在这个过程中，需要经过晶圆制备、薄膜沉积、光刻、蚀刻、离子注入等关键步骤，以及其他一些辅助性的工艺步骤。
本文将对微电子制造工艺流程进行详细解析。
一、晶圆制备晶圆制备是微电子制造中的第一步，主要是通过硅材料生长来制备晶圆。
晶圆一般使用单晶硅材料，它具有良好的电性能和机械性能，适合作为微电子器件的基底。
在这一步骤中，需要对硅材料进行去杂、融化、再结晶、拉晶等加工过程，最终得到高质量的单晶硅晶圆。
二、薄膜沉积薄膜沉积是微电子制造中的重要步骤，通过在晶圆表面沉积薄膜来控制电子器件的性能和功能。
常用的薄膜沉积技术包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)等。
这些技术可以在晶圆表面沉积各种功能性薄膜，如硅氧化物、金属、半导体等。
三、光刻光刻是一种重要的微电子制造工艺，通过光照和显影的方式，在薄膜表面形成微细的图案。
这个图案将作为后续工艺步骤中蚀刻、离子注入等的参考依据。
光刻通常使用光刻胶来实现，根据需要选择合适的光源和掩膜，通过光刻曝光机进行精确的图案转移。
四、蚀刻蚀刻是一种去除不需要的材料的工艺步骤，通常将薄膜表面的某些区域通过化学或物理方式进行选择性地去除。
常见的蚀刻方式有湿蚀刻和干蚀刻两种。
湿蚀刻使用化学液体进行腐蚀，而干蚀刻则是利用等离子体来实现。
通过蚀刻，可以形成微细的结构，如通道、线路等。
五、离子注入离子注入是一种将外部离子引入器件材料中的工艺步骤。
通过加速器将离子加速到高速，并射入目标材料中，从而改变其电学或物理特性。
离子注入可以用于掺杂、形成pn结、获得特定的电子特性等。
具体的离子注入方式包括浸没注入、离子束注入等。
以上所述的晶圆制备、薄膜沉积、光刻、蚀刻和离子注入等工艺步骤只是微电子制造流程中的一部分，整个流程还包括清洗、测试、封装、探针测试等其他步骤。
每个步骤都需要精细的设备和技术支持，以确保最终制造出的微电子器件具有稳定的性能和可靠的品质。
微电子工艺的流程
微电子工艺的流程
1. 硅片制备：
从高纯度的多晶硅棒开始，通过切割、研磨和抛光等步骤制成具有一定直径和厚度的单晶硅片（晶圆）。
2. 氧化层生长：
在硅片表面生长一层二氧化硅作为绝缘材料，这通常通过热氧化工艺完成。
3. 光刻：
使用光刻机将设计好的电路图案转移到光刻胶上，通过曝光、显影等步骤形成掩模版上的图形。
4. 蚀刻：
对经过光刻处理的硅片进行干法或湿法蚀刻，去除未被光刻胶覆盖部分的硅或金属层，形成所需的结构。
5. 掺杂：
通过扩散或离子注入技术向硅片中添加特定元素以改变其电学性质，如N型或P型掺杂，形成PN结或晶体管的源极、漏极和栅极。
6. 薄膜沉积：
包括物理气相沉积（PVD，如溅射）和化学气相沉积（CVD），用于在硅片上沉积金属互连、导体、半导体或绝缘介质层。
7. 平坦化：
随着制作过程中的多次薄膜沉积，可能需要进行化学机械平坦化（CMP）处理，确保后续加工时各层间的均匀性。
8. 金属化与互联：
制作金属连线层来连接不同功能区，通常采用铝、铜或其他低电阻金属，并利用过孔实现多层布线之间的电气连接。
9. 封装测试：
完成所有芯片制造步骤后，对裸片进行切割、封装以及质量检测，包括电气性能测试、可靠性测试等。
简述微电子封装基本工艺流程
简述微电子封装基本工艺流程微电子封装听起来是不是特别高大上呀？其实呀，它的基本工艺流程就像一场奇妙的旅行呢。
一、芯片制备。
这可是整个微电子封装旅程的起点哦。
芯片的制备就像是精心打造一颗超级微小又无比强大的“心脏”。
先从硅晶圆开始，这个硅晶圆就像是一块神奇的“地基”，要在上面进行超级精细的加工。
比如说光刻啦，光刻就像是在硅晶圆上画画，不过这个画笔超级精细，能画出只有纳米级别的图案呢。
然后还有蚀刻，蚀刻就像是把不需要的部分去掉，只留下我们想要的电路图案。
这一道道工序就像打造艺术品一样，每一步都得小心翼翼，稍微出点差错，这颗“心脏”可能就不那么完美啦。
二、芯片贴装。
芯片做好了，接下来就要把它安置到合适的地方啦，这就是芯片贴装环节。
这时候就像给芯片找一个温暖的“小窝”。
通常会用到一些特殊的材料，比如黏合剂之类的。
把芯片稳稳地粘在封装基板上，这个过程可不能马虎哦。
要保证芯片和基板之间的连接非常牢固，就像盖房子时把柱子稳稳地立在地基上一样。
如果贴装得不好，芯片在后续的使用过程中可能就会出问题，就像房子的柱子不稳，那房子可就危险啦。
三、引线键合。
这可是个很有趣的环节呢。
它就像是在芯片和封装基板之间搭建起一座座“小桥”。
通过金属丝，比如说金线之类的，把芯片上的电极和封装基板上的引脚连接起来。
这个过程就像绣花一样精细，要把每一根金属丝都准确无误地连接好。
想象一下，那么多微小的连接点，就像在微观世界里编织一张精密的网。
如果有一根金属丝连接错了或者没连接好，那信号可就不能正常传输啦，就像桥断了，路就不通了呀。
四、灌封。
灌封就像是给整个芯片和连接部分穿上一层保护“铠甲”。
会用一些特殊的封装材料，把芯片、金属丝这些都包裹起来。
这个封装材料就像一个温柔的“保护罩”，它能防止芯片受到外界的干扰，比如湿气啦、灰尘啦之类的。
就像给我们珍贵的东西放在一个密封的盒子里一样，让它在里面安安稳稳的。
而且这个保护罩还能起到一定的散热作用呢，芯片在工作的时候会发热，如果热量散不出去，就像人在一个闷热的房间里一样，会很不舒服，时间长了还会出问题呢。
微电子制造工艺技术研究
微电子制造工艺技术研究第一章绪论微电子制造工艺技术是指设计和制造微观器件工艺过程所使用的技术，是现代电子技术的基础之一。
具体来说，它是在非常微小的空间内，在一些半导体物质上施加特定的加工过程来制造集成电路和其他微型电子元件的技术。
微电子制造工艺技术的研究和发展已经成为电子工程领域的重要组成部分。
随着科技的不断进步，尤其是微电子技术的飞速发展，现代电子设备不仅越来越小，而且越来越智能化。
在这个过程中，微电子制造工艺技术发挥了不可替代的作用。
第二章微电子器件制造工艺技术微电子器件制造工艺技术是指制造微型电子器件所使用的技术。
它的目的是不断减少、集成电路的尺寸和功耗，以提供更强大和更高效的计算机。
现代微电子器件制造工艺技术主要包括以下几个方面：1.半导体制造技术半导体器件的制造是微电子制造工艺技术的核心之一。
半导体器件的制造反映了这项技术的发展和进步。
半导体制造工艺技术大致可分为晶圆制造和器件制造两个阶段。
晶圆制造包括制造单晶硅、掩模、光刻和清洗等过程，器件制造则包括刻蚀、沉积和局部氧化等过程。
2.集成电路制造技术集成电路制造技术是指将各种电子元器件集成成一块芯片的技术，具有体积小、能耗低、速度快等特点。
现代集成电路制造技术的研究主要涉及材料、设计、制造和测试等方面。
其中，最常见的集成电路制造技术是CMOS制造工艺技术。
3.微机电系统（MEMS）制造技术微机电系统是一种将微操作器和机械系统结合起来以便执行各种功能的技术。
在微机电系统中，机械器件和电子器件被制造成一个整体，以实现非常小型化的系统和设备。
MEMS制造技术主要包括电子束光刻、LIGA工艺和精密光刻等。
第三章微电子器件测试技术微电子器件测试技术是指对微电子器件进行测试的技术。
这些测试通常涉及到电特性、形状、寿命等多个方面。
现代微电子器件测试技术主要包括以下几个方面：1.参数测试参数测试是指通过外部电压或电流将微电子器件带入不同的工作区间，以便评估其电学性能。
《微电子制造工艺》课程教学大纲
《微电子制造工艺》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：微电子制造工艺所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业必修课学分： 4（二）课程简介、目标与任务；本课程作为微电子科学与工程专业的专业必修课，是半导体制造工艺的基础。
主要介绍半导体制造相关的全部基础技术信息，以及制造厂中的每一道制造工艺，包括硅片氧化，淀积，金属化，光刻，刻蚀，离子注入和化学机械平坦化等内容。
该课程的目的使学生了解产业变化历史中的所有工艺和设备，以及每道具体工艺的技术发展的现状及发展趋势。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；上本课程之前或者同时应了解半导体物理的相关知识，以便为本课程打下基础；同时本课程又是集成电路分析与设计，以及微电子制造工艺专业实验及实习的基础。
（四）教材与主要参考书。
本课程所使用的教材是《半导体制造技术》，Michael Quirk, Julian Serda著，韩郑生等译，电子工业出版社。
主要参考书：《半导体器件物理与工艺》施敏苏州大学出版社《硅集成电路工艺基础》陈力俊复旦大学出版社《芯片制造－半导体工艺制程实用教程》电子工业出版社《集成电路制造技术-原理与实践》电子工业出版社《超大规模集成电路技术基础》电子工业出版社《半导体器件基础》电子工业出版社《硅集成电路工艺基础》北京大学出版社二、课程内容与安排第一章半导体产业介绍（3学时）第二章半导体材料特性（3学时）第三章器件技术（3学时）第四章硅和硅片制备（5学时）第五章半导体制造中的化学品（3学时）第六章硅片制造中的玷污控制（3学时）第七章测量学和缺陷检查（3学时）第八章工艺腔内的气体控制（3学时）第九章集成电路制造工艺概况（5学时）第十章氧化（6学时）第十一章淀积（5学时）第十二章金属化（5学时）第十三章光刻：气相成底膜到软烘（4学时）第十四章光刻：对准和曝光（4学时）第十五章光刻：光刻胶显影和先进的光科技术（4学时）第十六章刻蚀（5学时）第十七章离子注入（4学时）第十八章化学机械平坦化（4学时）（一）教学方法与学时分配采用多媒体课件与板书相结合的课堂教学方法，基于学生便于理解接受的原则，对不同讲授内容给予不同方式的侧重。
微电子制造工艺技术
微电子制造工艺技术微电子制造工艺技术是指用于制造微电子器件的一系列工艺技术，主要包括光刻、薄膜沉积、离子注入、蚀刻和扩散等步骤。
这些工艺技术在现代电子器件制造中起着至关重要的作用，直接影响着微电子器件的性能和可靠性。
首先，光刻是微电子制造中的关键步骤之一。
它通过使用光刻胶和光刻机等设备，在硅片表面上形成微细的图案。
光刻胶光敏剂的遮蔽能力和图案的精度决定了光刻的质量。
光刻的目标是将芯片上的微米级图案转移到硅片上，以创建集成电路的不同功能区域。
其次，薄膜沉积是微电子制造过程中不可或缺的步骤之一。
它通过在硅片表面上沉积各种材料薄膜，例如金属、氧化物和多晶硅等，来实现各种电子器件所需的结构和功能。
薄膜的质量和厚度均匀性对器件的性能和可靠性起着重要作用。
离子注入是一种常用的微电子制造工艺技术，它用于调节硅片的电学性能。
通过将离子注入硅片，可以改变硅片的电导率和掺杂浓度，从而实现不同类型的电子器件的制造。
离子注入的精度和均匀性是确保器件性能一致性的关键因素。
蚀刻技术在微电子制造中也起着重要作用。
它通过使用蚀刻液将不需要的材料从硅片上去除，以形成所需的结构和图案。
蚀刻的选择性和精度对器件的性能和可靠性有着重要的影响。
最后，扩散是微电子制造中的一种关键工艺技术。
它通过在硅片表面扩散掺杂物，例如硼和磷等，来改变硅片的导电性能。
扩散的时间和温度控制非常重要，以确保所得到的电子器件具有一致的性能。
总结起来，微电子制造工艺技术是实现集成电路制造的基础。
它们的精度、均匀性和可重复性对微电子器件的性能和可靠性具有重要影响。
随着微电子技术的不断发展，对工艺技术的要求也越来越高。
因此，不断改进和创新微电子制造工艺技术，提高制造效率和器件性能，是当前微电子制造领域面临的重要挑战。
微电子制造工艺概论ch4热氧化
热氧化 化学气相淀积 物理法淀积 阳极氧化等
热氧化是最常用的氧化方法，需要消耗硅衬底， 是一种本征氧化法。
P3
4.1.1二氧化硅结构
二氧化硅基本单元为SiO四面体网状结构；
中心硅原子，4个顶点为 氧化子；
桥联氧原子：连接两个 Si-O四面体的氧原子；
Do为表观扩散系数，ΔE为杂质激活能； 实验表明，相同情况下，硼、磷等常用杂质在
SiO2中的扩散速度远小于在硅中扩散速度，SiO2 层对这些杂质起到“掩蔽”作用。 镓和钠等碱金属扩散在SiO2扩散速度快， SiO2层 对这些杂质起不到“掩蔽”作用。Na离子即使 在低温下也能迅速扩散到SiO2中，有可能造成器 件性能不稳定，要防止钠离子沾污。
解：1mol硅的体积：
VSi
硅分子量 硅密度
29 g 2.3 g
mol cm3
12.6 cm3
mol
1mol SiO2的体积：
VSiO2
SiO2分子量 SiO2密度
60g / mol 2.2g / cm3
27.3cm3
/ mol
1mol 硅转换成1mol二氧化硅，则：
VSi VSiO2
SiO2用作MOSFET的栅氧化电介质
SiO2膜的厚度和质量直接决定着MOSFET的多个电学参 数。
P8
4.1.2二氧化硅的理化性质及用途
SiO2用于器件的电绝缘与隔离
SiO2具有很高的电阻率，是良好的绝缘体，所以：①硅 器件中作金属引线与薄膜下面元件之间的电绝缘层；② 大规模集成电路中多层布线间的绝缘层；③集成电路中 各元件之间的电隔离。
目的：为了获得表面致密、针孔密度小、表面干燥、适合 光刻的氧化膜，同时提高了氧化速率，缩短了氧化时间。 P20
微电子09集成电路制造工艺
优化材料性能，提高芯片稳定性。
03
02
掺杂与离子注入
向特定区域引入杂质，改变材料电 学性质。
测试与封装
对芯片进行电气性能测试，确保其 正常工作，并进行封装保护。
04
集成电路制造的挑战与前景
挑战
随着芯片集成度不断提高，制造过程 中的技术难度和成本也在增加，同时 需要应对材料、设备、环境等方面的 挑战。
微电子09集成电路 制造工艺
目录
• 集成电路制造工艺概述 • 微电子材料与设备 • 集成电路制造工艺流程 • 集成电路制造中的质量控制与可靠性 • 集成电路制造的发展趋势与未来展望
01
CATALOGUE
集成电路制造工艺概述
集成电路制造的定义与重要性
定义
集成电路制造是指将电路设计转 化为实际芯片的生产过程，涉及 多个复杂的技术环节。
可靠性保证措施
可靠性设计
在设计阶段充分考虑产品的可靠性和寿命，采用冗余 设计、降额设计等技术提高产品可靠性。
可靠性试验
通过环境试验、寿命试验、加速寿命试验等手段，验 证产品的可靠性和寿命。
可靠性管理
建立可靠性管理体系，对产品的可靠性进行持续跟踪 和改进。
失效分析技术
外观检查
通过目视、显微镜等手段对产品 外观进行检测，初步判断失效原
重要性
集成电路制造是现代电子工业的 基础，对通信、计算机、消费电 子等领域的发展具有关键作用。
集成电路制造的基本流程
芯片设计
光刻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
根据电路设计需求，进行芯片版图绘 制。
利用光刻胶和掩膜版，将电路图形转 移到衬底上。
薄膜制备
通过物理或化学方法在衬底上形成所 需薄膜。
微电子制造中的先进工艺技术研究
微电子制造中的先进工艺技术研究一、引言微电子制造技术是当今信息科学技术中最为重要的技术之一。
微电子制造中的先进工艺技术是保持微电子制造技术先进性的关键。
本文将介绍微电子制造中的先进工艺技术研究进展。
二、光刻工艺光刻是微电子制造中最为关键的工艺之一，在微电子产品制造中具有至关重要的作用。
对于高性能微处理器等微型芯片的制造，要求相当高的精度和高分辨率，这就需要采用高级光刻工艺。
当前，先进光刻工艺的研究已经达到了一定程度，采用的是超光刻技术，可以实现更高分辨率。
另外，沉积不同材料的复杂技术，也成为了目前研究热点。
三、离子注入工艺离子注入工艺是微电子制造过程中的另一项重要的技术，通过离子注入的方式将材料输送到电子器件的表面，可以改变其物理特性。
离子注入等物理过程的改进可以提高电子器件的性能。
离子注入技术的不断创新和改进，对于制造微型芯片具有重要意义。
四、化学气相沉积工艺化学气相沉积工艺是微电子制造过程中用于沉积薄膜的关键技术之一。
在此过程中，利用一种或多种反应物质与基片表面反应产生一定的反应物从气相中得到沉积，以此生长出所需的薄膜。
这个工艺对微型芯片的工艺性能及制造厂家的竞争力是十分重要的。
当前，化学气相沉积技术已经取得了巨大的发展。
五、电子束光刻技术电子束光刻技术是近年来情形极为火爆的一个研究方向。
这项技术是基于电子束控制的原理，在微键制造中是非常关键的技术。
电子束光刻技术可以大幅度提高微型芯片电路的精度。
但是，电子束光刻技术的瓶颈在于限制它的高价格以及技术成熟度不足的情况。
六、热处理技术热处理技术在微电子制造过程中也是至关重要的，因为它可以改变微型芯片器件的电学性能区等特性。
热处理过程主要包括两个部分：一个是分析器热处理，包括：氧化、退火、硅化；另外一个是化学气相沉积。
热处理技术可以改变器件的物理、化学基本特性，从而更好的保证了微型芯片电路的性能。
七、总结本文主要介绍了微电子制造中的先进工艺技术研究进展。
微电子加工工艺总结
微电子加工工艺总结扩散结的优点扩散结结深能够精确控制。
平面工艺制作二极管的基本流程：衬底制备——氧化——一次光刻（刻扩散窗口）——硼预沉积——硼——二次光刻（刻引线孔）——蒸铝——三次光刻（反刻铝电极）结特性测试、微电子工艺的特点高技术含量设备先进、技术先进。
高精度光刻图形的最小线条尺寸在亚微米量级，制备的介质薄膜厚纳米量级，而精度更在上述尺度之上。
超纯指工艺材料方面，如衬底材料Si、Ge单晶纯度达11个9。
超净环境、操作者、工艺三个方面的超净，如 VLSI在100级超净室超净台中制作。
大批量、低成本图形转移技术使之得以实现。
高温多数关键工艺是在高温下实现，如：热氧化、扩散、退火。
4、芯片制造的四个阶段固态器件的制造分为4个大的阶段（粗线条）：①材料制备②晶体生长/晶圆准备③晶圆制造、芯片生成④封装晶圆制备：（1）获取多晶（2）晶体生长----制备出单晶，包含可以掺杂（元素掺杂和母金（3）硅片制备----制备出空白硅片硅片制备工艺流程（从晶棒到空白硅片）：晶体准备（直径滚磨、晶体定向、导电类型检查和电阻率检查）→切片→研磨→化学机械抛光（CMP）→背处理→双面抛光→边缘倒角→检验→氧化或外延工艺→打包封装芯片制造的基础工艺增层——光刻——掺杂——热处理5、high-k技术High—K技术是在集成电路上使用高介电常数材料的技术，主要用于属化物半导体（MOS）晶体管栅极泄漏电流的问题。
集成电路技术是伴随着电路的元器件（如MOS晶体管）结构尺寸持续缩小实现的MOS晶体管结构尺寸的缩小，为了保持棚极对MOS晶体管沟道电流能力，需要在尺寸缩小的同时维持栅极电容的容量，这通常需要通棚极和沟道之间的绝缘介质层厚度来实现，但由此引起的棚极和沟的漏电流问题越来越突出。
High—K技术便是解决这一问题的优选案。
因为，MOS器件栅极电容类似于一个平板电容，由于MOS器件绝缘介质层厚度和介电常数共同决定，因此MOS器件栅极电容在器减小的前提下，采用了High—K材料后，可以在不减小介质层厚度栅极泄漏电流而不增加）的前提下，实现维护栅极电容容量不减小的High—K材料技术已被英特尔和IBM应用到其新开发的45mm量产技在内的Hf基介质材目前业界常用的High—K材料主要是包括HfO26、拉单晶的过程装料——融化——种晶——引晶——放肩——等径——收尾——完成7、外延技术的特点和应用外延特点：生成的晶体结构良好掺入的杂质浓度易控制可形成接近突变pn结的特点外延分类：按工艺分类A 气相外延（VPE）利用硅的气态化合物或者液态化合物的蒸汽，在加衬底表面和氢发生反应或自身发生分解还原出硅。
微电子工艺
微电子工艺引论ﻫ硅片、芯片的概念硅片:制造电子器件的基本半导体材料硅的圆形单晶薄片ﻫ芯片:由硅片生产的半导体产品*什么是微电子工艺技术?微电子工艺技术主要包括哪些技术？微电子工艺技术:在半导体材料芯片上采用微米级加工工艺制造微小型化电子元器件和微型化电路技术主要包括:超精细加工技术、薄膜生长和控制技术、高密度组装技术、过程检测和过程控制技术等集成电路制造涉及的五个大的制造阶段的内容硅片制备：将硅从沙中提炼并纯化、经过特殊工艺产生适当直径的硅锭、将硅锭切割成用于制造芯片的薄硅片ﻫ芯片制造:硅片经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂步骤，一整套集成电路永久刻蚀在硅片上ﻫ芯片测试／拣选:对单个芯片进行探测和电学测试,挑选出可接受和不可接受的芯片、为有缺陷的芯片做标记、通过测试的芯片将继续进行以后的步骤装配与封装:对硅片背面进行研磨以减少衬底的厚度、将一片厚的塑料膜贴在硅片背面、在正面沿着划片线用带金刚石尖的锯刃将硅片上的芯片分开、在装配厂,好的芯片被压焊或抽空形成装配包、将芯片密封在塑料或陶瓷壳内ﻫ终测：为确保芯片的功能,对每一个被封装的集成电路进行电学和环境特性参数的测试IC工艺前工序、IC工艺后工序、以及IC工艺辅助工序IC工艺前工序：(1)薄膜制备技术:主要包括外延、氧化、化学气相淀积、物理气相淀积(如溅射、蒸发) 等（2)掺杂技术：主要包括扩散和离子注入等技术ﻫ(３)图形转换技术:主要包括光刻、刻蚀等技术ﻫIＣ工艺后工序:划片、封装、测试、老化、筛选IC工艺辅助工序:超净厂房技术超纯水、高纯气体制备技术ﻫ光刻掩膜版制备技术材料准备技术ﻫ微芯片技术发展的主要趋势ﻫ提高芯片性能（速度、功耗)、提高芯片可靠性(低失效)、降低芯片成本(减小特征尺寸,增加硅片面积，制造规模)什么是关键尺寸(CＤ）?芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，特别是硅片上的最小特征尺寸，也称为关键尺寸或CD半导体材料ﻫ本征半导体和非本征半导体的区别是什么？本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体,其纯度在99.９99９９9%(８~10个９)ﻫ为何硅被选为最主要的半导体材料？ﻫa）硅的丰裕度——制造成本低b) 熔点高(１412 OＣ)——更宽的工艺限度和工作温度范围c) ＳiO2的天然生成GaAs相对Si的优点和缺点是什么？ﻫ优点:a) 比硅更高的电子迁移率，高频微波信号响应好——无线和高速数字通信b) 抗辐射能力强——军事和空间应用ﻫｃ) 电阻率大——器件隔离容易实现主要缺点：ａ) 没有稳定的起钝化保护作用的自然氧化层ﻫb) 晶体缺陷比硅高几个数量级ﻫc) 成本高圆片的制备ﻫ两种基本的单晶硅生长方法。
微电子制作工艺课程实践教学方案设计
集成电路制造工艺课程实践教学方案设计内容摘要：介绍了滨州职业学院微电子专业执行的《微电子工艺》实践教学方案的设计思想、实践教学的目标定位、组织实施方案，以及采取的教学手段。
关键词：实践教学职业能力顶岗实习Abstact:Introduce the design concept of 《Micro electron Craft》practice teaching plan which is executed in micro electron specialized in Bin zhou V ocational School.Also introduce the practice teaching target, enforcement regulations as well as teaching method.Key words: practice teaching professional capacity on-the-job practice一、引言：微电子工艺实验是微电子专业的核心主干课程，具有很强的理论性和实践性、理论和实践结合密切等特点。
适应生产一线对微电子专业应用型人才的需求，高职高专微电子制造工艺课程的总体教学目标是：培养学生掌握微电子制造工艺的基本理论、基本工艺流程以及微电子器件主要生产设备的操作、维护、检修、管理；掌握主要的工艺制备技术、微电子器件的可靠性测试等，并能运用所学的知识、技能解决生产中的实际问题，了解微电子制造工艺的前言动态，在具备工程素质的基础上具备可持续发展的职业能力。
二、实践教学方案设计思想实践教学的目的是检验学生对微电子工艺的从业岗位所需的基础知识和基本技能的掌握程度，检验理论教学和实践教学的教学效果；巩固课堂知识，加深对微电子工艺基本理论的理解；能利用所学理论指导工艺实践，做到理论和实践的统一，提高学生分析问题和解决问题的能力。
学校按照行业的岗位能力体系建立了微电子技术专业的培养目标体系，把职业教育的教学内容纳入行业的技能系列标准，使以技能为中心的课程体系与行业的岗位能力体系相吻合，使教学有了依据；以岗位为目标，突出了就业的导向性。
微电子工艺概述共55页文档
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•Байду номын сангаас
47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
微电子工艺概述
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
微电子工艺
微电子工艺引论硅片、芯片的概念硅片：制造电子器件的基本半导体材料硅的圆形单晶薄片芯片：由硅片生产的半导体产品*什么是微电子工艺技术？微电子工艺技术主要包括哪些技术？微电子工艺技术：在半导体材料芯片上采用微米级加工工艺制造微小型化电子元器件和微型化电路技术主要包括：超精细加工技术、薄膜生长和控制技术、高密度组装技术、过程检测和过程控制技术等集成电路制造涉及的五个大的制造阶段的内容硅片制备：将硅从沙中提炼并纯化、经过特殊工艺产生适当直径的硅锭、将硅锭切割成用于制造芯片的薄硅片芯片制造：硅片经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂步骤，一整套集成电路永久刻蚀在硅片上芯片测试/拣选：对单个芯片进行探测和电学测试，挑选出可接受和不可接受的芯片、为有缺陷的芯片做标记、通过测试的芯片将继续进行以后的步骤装配与封装：对硅片背面进行研磨以减少衬底的厚度、将一片厚的塑料膜贴在硅片背面、在正面沿着划片线用带金刚石尖的锯刃将硅片上的芯片分开、在装配厂，好的芯片被压焊或抽空形成装配包、将芯片密封在塑料或陶瓷壳内终测：为确保芯片的功能，对每一个被封装的集成电路进行电学和环境特性参数的测试IC工艺前工序、IC工艺后工序、以及IC工艺辅助工序IC工艺前工序：（1）薄膜制备技术：主要包括外延、氧化、化学气相淀积、物理气相淀积(如溅射、蒸发) 等（2）掺杂技术：主要包括扩散和离子注入等技术（3）图形转换技术：主要包括光刻、刻蚀等技术IC工艺后工序：划片、封装、测试、老化、筛选IC工艺辅助工序：超净厂房技术超纯水、高纯气体制备技术光刻掩膜版制备技术材料准备技术微芯片技术发展的主要趋势提高芯片性能（速度、功耗）、提高芯片可靠性（低失效）、降低芯片成本（减小特征尺寸，增加硅片面积，制造规模）什么是关键尺寸（CD）？芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，特别是硅片上的最小特征尺寸，也称为关键尺寸或CD半导体材料本征半导体和非本征半导体的区别是什么？本征半导体：不含任何杂质的纯净半导体，其纯度在99.999999%（8~10个9）为何硅被选为最主要的半导体材料？a) 硅的丰裕度——制造成本低b) 熔点高(1412 OC)——更宽的工艺限度和工作温度范围c) SiO2的天然生成GaAs相对Si的优点和缺点是什么？优点：a) 比硅更高的电子迁移率，高频微波信号响应好——无线和高速数字通信b) 抗辐射能力强——军事和空间应用c) 电阻率大——器件隔离容易实现主要缺点：a) 没有稳定的起钝化保护作用的自然氧化层b) 晶体缺陷比硅高几个数量级c) 成本高圆片的制备两种基本的单晶硅生长方法。
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1820
Thermal conductivity (W/cmK) 0.65
Si
GaAs GaP 4H-SiC 6H-SiC
1.12 1.43 2.26 3.26 3.03
500 600
1500 1500
0.25 0.4
1.0
2.4
2.2
~1107 ~1107 ~1107 2.0107 2.0107
1400 8500 350 600
– GaAs，高频、微波器件、发光 – InP, 高频、微波器件、发光 – GaP，发光 – Ge1-xSix，高频异质结材料 – SiC，高温、高频、高压、大功率器件材料
– GaN，ZnO, 蓝光材料和深紫外探测 – AlxGa1-xAs， 发光 – HgCdTe、PbSnTe，长波红外探测 – 各种超晶格材料，（能带工程） – 磁性、超导、有机半导体和生物半导体 – 自旋半导体(MnxGa1-xAs)
– GaAs:
• 1）GaAs =60=0=°=C Ga+As
• 2) 在室温下一般不与HCl、H2SO4、 HF • 3）与热HCl、H2SO4反应 • 与浓HNO3反应 • H2SO4+H2O2是常用的GaAs腐蚀液 • 4) 与卤素Cl2、Br2或I2（在甲醇等有机溶剂中） • 反应
• Physical Properties Related to the Devices
Table 1-1. Comparison of important semiconductor properties.
Propertiy
Ge
Bandgap (eV) at 300K (RT)
0.67
Maximum operating
此外还有对双极开关器件的Keyes因子 F2 VS /r 为热导率；低频单极器件的Baliga因子 F3 rEC3 高频单极器件的Baliga因子 F4 EC2
R.W.Keyes,Proc.IEEE,60(2),1972,225; B.J.Baliga,IEEE Electron Device Lett., EDL-2,1981, 162-164
♣在正向偏置VF时，耗尽 区（势垒区）电场减小， 扩散电流大于漂移电流而 形成净的正向电流；当 VF>VD时，扩散电流与漂 移电流同方向正向电流加 大，pn结导通。
♣反向偏置VR时，耗尽区 宽度（势垒）加大，扩散 被阻止，耗尽区无载流子 即无漂移电流。
♣事实：IR=I漏=I产生+I场发射
如ory)
Breakdown electric field (106 V/cm)
Saturated electron
Drift velocity (cm/sec)
Electron mobility (RT) (cm2/Vs) 3800
Hole mobility (RT) (cm2/Vs)
如何选择材料？-3(热品质因子）
工作温度！
Q1 r EC3 Q2 r EC4
Q3 r EC3
如何选材？
能带结构！ 材料可生长性！缺陷（含界面）的可控性！ 可氧化性！可掺杂性！
• 半导体材料的主要物理参数
–固有物理参数：
• 晶体结构（类型、晶格常数等） • 能带结构（直接/间接、子能谷等） • 熔点、膨胀系数 • 介电常数、临界电场、饱和漂移速率等 • 迁移率（晶格散射）
• 与器件工艺有关的化学特性
– Si:
• 常温下：
• 1) 一般不溶于各种酸
• 2) Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+H2
• 3) Si+4HNO3 SIO2+4NO2 +2H2O
•
SiO2+6HF H2[SiF6]+2H2O
• 即：Si+4HNO3 +6HF H2[SiF6]+ 4NO2 + 4H2O
600
500 400 100 40
40
1.4
0.55 1.1
3.7
3.6
禁带宽度、最高工作温度、击穿（临界）电场、 饱和漂移速度（电子/空穴）、迁移率（电子/空穴）、热导率
反正 偏偏
p型
n型
扩散→复合
Xp
Xn
自建电场=VD/(Xp+Xn)，VD为pn结接触电势
♣耗尽区宽度：Xp、Xn
♣非均匀分布导致扩散，并 形成扩散电流Id。受主和施 主离子形成自建电场；电 场阻止载流子扩散（载流 子在电场中形成与扩散电 流相反的漂移电流），最 后达到动态平衡，总电流 为0。
Chapter 2：Properties of Semiconductor Materials
• 主要内容
– 多种常见半导体材料的基本特性和用途 – 常见材料的基本物理和化学性质 – 主要材料的基本结构参数及测量
• 2.1 常见的半导体材料及其物理和化学性质
– 2.1.1 常见的半导体材料
– Se， 最早期的半导体之一，硒整流器，硒光 电池、光敏硒鼓; (已经很少用）
频率!
fT
1
2
VS
2L
电压!
Um L
EC
因而有
Um fT
ECVS
2
频率—电流!
Icm Ccm
ECVS
频率—功率!
IcmUm fT EC2VS2
Ccm
2
如何选择材料？-2（材料品质因子）
Johnson因子F1=ECVS
E.O.Johnson, RCA Review, 26(6), 1965, 163-177
– Ge, 早期的半导体，射线探测器； （昂贵） – Si, 最重要的半导体，除发光以外的所有半导
体器件，（IC，分离器件，敏感器件， MEMS） – a-Si（amorphous），太阳能电池，应用薄膜 – Porous Si，发光
– C（金刚石）, 潜在的高温、高频、高压、大 功率器件材料
– C60 – 纳米碳管
–可变物理参数：
• 导电类型与电阻率 • 迁移率（电离散射） • 少数载流子寿命
• 半导体工业常用的其它材料
–(硅器件)：
• 结构材料： 二氧化硅、多晶硅等
• 参杂材料（施主/受主、复合中心）： 磷、硼、砷、金等
• 接触与连线材料（肖特基接触、欧姆接触、复合接 触、连线）： 铝、金、镍、铜、钛、钨及其氧化物等
• 3） 与Cu+2, Cr+2等金属离子发生置换反应
•
（抛光工艺）
• 高温下： • 1） Si+2Cl2=12=00=°=C=SiCl4
• Si+HCl4 SiCl4+SiHCl3+SiH2Cl2+…+SiH4 • 2) Si+O21=0=50=~1=1=50=°=C=SiO2 • 3) Si+H2O1=0=50=~1=1=50=°=C=SiO2+H2