半导体制造中的化学品优秀课件
合集下载
第3章半导体制造中的化学品
温度
密度
压强和真空
表面张力
冷凝
热膨胀
蒸气压
应力
升华和凝华
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
温度
温度是比较一个物质相对
于另外一个物质是热还是冷的量
度标准,因此它也是物质的分子或 原子平均动能或热能的量度标准.
不同温度的物体之间传递的能量
叫热.硅圆片制造中大量需要处理 在高温下的情况,比如需要加热来
表面张力
当一滴液体在一个平面上,液滴存在着一个接触表面积.
液滴的表面张力是增加接触表面积所需的能量.随着表面积的
增加,液体分子必须打破分子间的引力,从液体内部运动到液体
的表面,因此需要能量.表面张力的概念用在半导体制造中来衡
量液体均匀涂在硅圆片表面的粘附能力.
热膨胀
当一个物体被加热时,由于原子的振动加剧,它的体积就
缚或者物理吸引这样的弱束缚粘在物体表面.
蒸气压
蒸气压是在密闭容器中气体分子施加的压力,这时汽化
和冷凝的速率处于动态平衡.
高蒸气压材料是易挥发的〔容易变成气体.当高蒸气压
材料被曝露在真空条件下的时候很容易挥发成气体,比如：溶
剂、香水和洗液.这些材料发出特有的很容易被人的鼻子闻到
的气味. 8
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
压强是在半导体制造中被广泛使用的属性.化学品和气体都是 从高压向低压区域流动的.一些需要很高的压强而另外一些需要在低 于大气压的环境〔真空.
真空：如果容器内的气体压强小于14.7psi,在存在真空.真空通过抽 出密闭容器中的气体分子〔例如：空气、水汽和气体杂质来获得低 于大气压的压强.许多半导体制造的操作过程都需要真空环境.真空 最通用的计量单位是托.1托等于气压计中1毫米汞柱.
半导体制造中的化学品
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
冷凝和汽化 气体变成液体的过程被称作冷凝当水蒸气温度降低时出现了由微粒组成的薄雾形成微小的液滴然后聚集成有单独表面的颗粒从液体变成气体的相反过程叫汽化 液体和气体与材料相互作用的途径多种多样吸收是气体或液体进入其他材料的主要方式像气体会溶解在液体中吸附是气体或液体被束缚在固体表面被吸附的分子通过化学束缚或者物理吸引这样的弱束缚粘在物体表面 蒸气压 蒸气压是在密闭容器中气体分子施加的压力这时汽化和冷凝的速率处于动态平衡 高蒸气压材料是易挥发的容易变成气体当高蒸气压材料被曝露在真空条件下的时候很容易挥发成气体比如：溶剂、香水和洗液这些材料发出特有的很容易被人的鼻子闻到的气味
3.3.1 液体
液体可以是纯物质如纯水也可以是混合物汽油就是由碳氢化合物和有助于燃烧的添加剂混合而成的 如果混合物各个成分的分子或原子分布是均匀一致的我们称它位溶液汽油就是一种溶液家用急救消毒的过氧化氢是由绝大部分的水和5％的过氧化氢混合而成的也是一种溶液在溶液中占绝大部分的成分例如过氧化氢溶液中的水叫溶剂溶解在溶剂中的物质叫溶质溶解在水中形成的溶液称为水溶液意味着水是溶剂 在半导体制造的湿法工艺步骤里使用了许多种液体硅片加工厂使用的所有液体都要求有极高的纯度没有任何微粒、金属离子或不想要的化学物质的沾污化学沾污是一个相对的概念频繁用于描述杂质微小浓度的单位是体积或重量的百万分之几ppm例如空气中杂质含量的浓度大约是ppm这一量级为了计算杂质体积的ppm可以先假设在一定体积空气中杂质的含量然后用它除以空气的质量再乘上100万在硅片加工厂一些特定的化学品其杂质含量有着更为苛刻的要求通常要求低于十亿分之一ppb或万亿分之一ppt然而在硅片加工厂工艺用化学品中杂质的数量通常被测量仪器的精度所限制
3.1 物质形态
冷凝和汽化 气体变成液体的过程被称作冷凝当水蒸气温度降低时出现了由微粒组成的薄雾形成微小的液滴然后聚集成有单独表面的颗粒从液体变成气体的相反过程叫汽化 液体和气体与材料相互作用的途径多种多样吸收是气体或液体进入其他材料的主要方式像气体会溶解在液体中吸附是气体或液体被束缚在固体表面被吸附的分子通过化学束缚或者物理吸引这样的弱束缚粘在物体表面 蒸气压 蒸气压是在密闭容器中气体分子施加的压力这时汽化和冷凝的速率处于动态平衡 高蒸气压材料是易挥发的容易变成气体当高蒸气压材料被曝露在真空条件下的时候很容易挥发成气体比如：溶剂、香水和洗液这些材料发出特有的很容易被人的鼻子闻到的气味
3.3.1 液体
液体可以是纯物质如纯水也可以是混合物汽油就是由碳氢化合物和有助于燃烧的添加剂混合而成的 如果混合物各个成分的分子或原子分布是均匀一致的我们称它位溶液汽油就是一种溶液家用急救消毒的过氧化氢是由绝大部分的水和5％的过氧化氢混合而成的也是一种溶液在溶液中占绝大部分的成分例如过氧化氢溶液中的水叫溶剂溶解在溶剂中的物质叫溶质溶解在水中形成的溶液称为水溶液意味着水是溶剂 在半导体制造的湿法工艺步骤里使用了许多种液体硅片加工厂使用的所有液体都要求有极高的纯度没有任何微粒、金属离子或不想要的化学物质的沾污化学沾污是一个相对的概念频繁用于描述杂质微小浓度的单位是体积或重量的百万分之几ppm例如空气中杂质含量的浓度大约是ppm这一量级为了计算杂质体积的ppm可以先假设在一定体积空气中杂质的含量然后用它除以空气的质量再乘上100万在硅片加工厂一些特定的化学品其杂质含量有着更为苛刻的要求通常要求低于十亿分之一ppb或万亿分之一ppt然而在硅片加工厂工艺用化学品中杂质的数量通常被测量仪器的精度所限制
3.1 物质形态
第2章 半导体材料和化学品的性质-PPT精品文档30页
器件、太阳能电池以及半导体激光器等。
19
第一代半导体材料主要是指硅、锗元素半导体材料
第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，如砷化镓(GaAs)、 锑化铟（InSb）；三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP；还有 一些固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半导体(又称非晶 态半导体），如非晶硅、玻璃态氧化物半导体；有机半导体，如酞 菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
20
21
22
23
24
25
26
27
每开(英文carat、德文karat的缩写，常写作"k") 含金量为4.166%，
29
谢谢你的阅读
知识就是财富 丰富你的人生
7
8
9
纯硅
10
11
受主杂质 施主杂质
N型半导体
P型半导体
12
13
14
指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度
18k=18*4.166%=74.998%,24k=24*4.166%=99
.984% 24K含金99%，22K含91.7%，18K含75.1%， 14K含58,5%，12K含50%。 千足金——含量为99.9%，俗称三个9。 足金——含量为99.0%，以上，俗称二个9。
28
半导体制造技术
福建工程学院 电子科学与技术专业
陈知新 微电子教研室
1
第2章 半导体材料和化学品的性质
福建工程学院 电子科学与技术专业
陈知新
Michael-quirk-半导体制造技术-第五章-半导体制造中的化学品
30 20
40 50
10 00
70 80
High
High
temperature pressure
30 20
40 50
10 0
70 80
Moveable piston
Volume increase
Semiconductor Manufacturing Technology
by Michael Quirk and Julian Serda
Properties of Materials
• Temperature • Pressure and Vacuum • Condensation • Vapor Pressure • Sublimation and
Deposition • Density • Surface Tension • Thermal Expansion • Stress
by Michael Quirk and Julian Serda
© 2001 by Prentice Hall
Objectives
After studying the material in this chapter, you will be able to:
1. Identify and discuss the four states of matter.
Sublimation
Dry ice (CO2)
Semiconductor Manufacturing Technology
by Michael Quirk and Julian Serda
Figure 5.7
© 2001 by Prentice Hall
Deposition
半导体制造中的化学品
• 许多工艺气体都具有剧毒性、腐蚀性、活 性和自燃。因此，在硅片厂气体是通过气 体配送（BGD）系统以安全、清洁和精确 的方式输送到不同的工艺站点。
通用气体：对气体供应商来说就是相对简 单的气体。被存放在硅片制造厂外面大型 存储罐里。
常分为惰性、还原性和氧化性三种气体。
①惰性 N2，Ar，He ②还原性 H2 ③氧化性 O2
2、气体
在半导体制造过程中，全部大约450道工艺 中大概使用了50种不同种类的气体。由于 不断有新的材料比如铜金属互连技术被引 入到半导体制造过程中，所以气体的种类 和数量是不断发生变化的。
通常分为两类：通用气体和特种气体
• 所有气体都要求有极高的纯度：通用气体 控制在7个9以上的纯度；特种气体则要控 制在4个9以上的纯度。
在半导体中这个概念用来衡量液体均匀涂 在晶圆表面的粘附能力。
7.热膨胀：当一个物体被加热时，由于原子 振动加剧，它的体积就会发生膨胀。
衡量材料热膨胀大小的参数是热膨胀系数。 非晶材料的热膨胀是各向同性的，而所有 晶体材料，比如单晶，热膨胀是各向异性 的。
8.应力：当一个物体受到外力作用时，就会 产生应力。 在晶圆中有多种原因可导致应力的产生。 ①硅片表面的物理损伤 ②位错，多余的空隙和杂质产生的内力 ③外界材料生长
特种气体：指供应量相对较少的气体。比 通用气体更危险，是制造中所必须的材料 来源。
大多数是有害的，如HCL和CL2具有腐蚀性， 硅烷会发生自燃，砷化氢和磷化氢有毒， WF6具有极高的活性。 通常用100磅的金属容器（钢瓶）运送到硅 片厂。钢瓶放在专用的储藏室内。
如果两个热膨胀系数相差很大的物体结合在 一起，然后加热，由于两种材料以不同的 速率膨胀导致它们彼此推拉，产生应力。 会使硅片弯曲，在半导体制造过程中，非 常重视这种应力。确保材料的最小应力可 以改善芯片的可靠性。
通用气体：对气体供应商来说就是相对简 单的气体。被存放在硅片制造厂外面大型 存储罐里。
常分为惰性、还原性和氧化性三种气体。
①惰性 N2，Ar，He ②还原性 H2 ③氧化性 O2
2、气体
在半导体制造过程中，全部大约450道工艺 中大概使用了50种不同种类的气体。由于 不断有新的材料比如铜金属互连技术被引 入到半导体制造过程中，所以气体的种类 和数量是不断发生变化的。
通常分为两类：通用气体和特种气体
• 所有气体都要求有极高的纯度：通用气体 控制在7个9以上的纯度；特种气体则要控 制在4个9以上的纯度。
在半导体中这个概念用来衡量液体均匀涂 在晶圆表面的粘附能力。
7.热膨胀：当一个物体被加热时，由于原子 振动加剧，它的体积就会发生膨胀。
衡量材料热膨胀大小的参数是热膨胀系数。 非晶材料的热膨胀是各向同性的，而所有 晶体材料，比如单晶，热膨胀是各向异性 的。
8.应力：当一个物体受到外力作用时，就会 产生应力。 在晶圆中有多种原因可导致应力的产生。 ①硅片表面的物理损伤 ②位错，多余的空隙和杂质产生的内力 ③外界材料生长
特种气体：指供应量相对较少的气体。比 通用气体更危险，是制造中所必须的材料 来源。
大多数是有害的，如HCL和CL2具有腐蚀性， 硅烷会发生自燃，砷化氢和磷化氢有毒， WF6具有极高的活性。 通常用100磅的金属容器（钢瓶）运送到硅 片厂。钢瓶放在专用的储藏室内。
如果两个热膨胀系数相差很大的物体结合在 一起，然后加热，由于两种材料以不同的 速率膨胀导致它们彼此推拉，产生应力。 会使硅片弯曲，在半导体制造过程中，非 常重视这种应力。确保材料的最小应力可 以改善芯片的可靠性。
第3章半导体制造中的化学品ppt课件
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
等离子体（plasma）是一种电离的气体，含有离
子、电子和核心粒子的不带电的离子化物质。由于存在电 离出来的自由电子和带电离子，等离子体具有很高的电导 率，与电磁场存在极强的耦合作用，由克鲁克斯在1879年 发现，等离子体是存在最广泛的一种物态，目前观测到的 宇宙物质中，99%都是等离子体 。
去离子水（DI water）是在半导体制造过 程中广泛使用的无机溶剂。DI water的pH 值是7，是完全中性的。去离子水能够溶 解很多无机化合物，也能溶解与很多极 性的有机物。
乙醇（Alcohol或Ethanol）和丙酮 （Acetone）是常用的有机溶剂。
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
3.2.1 半导体制造中的化学品属性
一．温度 温度是比较一个物质相对于另外一个
物质是冷还是热的量度标准，因此它也是 物质分子或原子平均动能或热能的量度标 准。
二．密度 物质的密度被定义为它的质量与它的体
积的比值。
三．气体的压强和真空 气体充满容器的体积并且施加相同的压
强于容器的器壁上，压强为施加在表面单位 面积上的压力。
表3.5 半导体制造中一些常用特种气体
表3.1 半导体制造过程中常用的酸
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
二. 碱（Alkali） 表3.2列出了在半导体制造过程中通常会
1.7半导体制造中的化学品
工艺用化学品
• 有几种技术可以同时满足更洁净的化学品、
更严格的工艺控制和较低的费用。 • 一种是使用（POU）化学品混合器 （BCDS的另一版本）。这种装置连接在湿 洗柜或自动机械上，混合化学品后把他们 送到工艺罐中。
• 另一种就是化学品再加工系统，这种装置
设于湿工艺工作台的排水系统中。去除离 子的化学品被再过滤或者在某些情况下需 再加入离子重新使用。重要的“再利用刻 蚀器”要接上过滤器以保证为晶圆提供洁 净的化学品源。
• 1立方厘米水的电阻值就是水的电阻率，单
位Ω .cm，用ρ 表示。 • 去离子水在25摄氏度时的电阻率是 18MΩ· Cm，一般称为18兆欧水。是最理 想的生产用水，不同温度下水的电阻率不 同
去离子水生产流程
– 预处理系统：去除石、砂、无烟煤、软化水以 防垢、除去阳离子 → – 补偿循环系统：去除颗粒（5微米以下）、有 机碳、细菌、电离杂质和溶解矿物→用过滤器、 防垢器和净化装置 – 精处理系统：去除其余杂质，最终微粒在0.2 微米以下
3 等离子体
• 是被电离后的气体，即以离子态形式存在
的气体(正离子和电子组成的混合物 ) • 1.等离子体呈现出高度不稳定态，有很强 的化学活性。等离子体辅助CVD就是利用 了这个特点。 2.等离子体是一种很好的导 电体，利用经过设计的磁场可以捕捉、移 动和加速等离子体。
4 去离子水的制备
• 超纯去离子水：（DI）水或UPW • 城市系统中的水包含大量的洁净室不能接
受的污染物。
天然水
• 天然水中通常含有五种杂质: • 1.电解质,包括带电粒子：有H+、Na+、K+、
NH4+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Cu2+、 Mn2+、Al3+等；阴离子有F-、Cl-、NO3-、 HCO3-、SO42-、PO43-、H2PO4-、 HSiO3-等。 2.有机物质:有机酸、农药、烃类、醇类和酯 类等。 3.颗粒物。 4.微生物。 5.溶解气体，包括：N2、O2、Cl2、H2S、
半导体制程用化学品应用ppt课件
H3PO4
Si3N4 + 6H2O
3SiO2 + 4NH3
H3PO4 act as a catalyst in Si3N4 etching
8/6/2021
Page 15
鋁層蝕刻
• 鋁常在半導體製程中作為導電層材料，濕式鋁層蝕刻可使用下列無 機酸鹼來進行，包括：
(1) HCl (2) NaOH或KOH
– SiO2層之型態：結構較鬆散 (含水份較高)，蝕刻率較快。 – 反應溫度：溫度較高，蝕刻率較快。
– 緩衝液之混合比例：HF比例愈高，蝕刻率愈快。
8/6/2021
Page 14
氮化矽層蝕刻
• 一般是以熱磷酸（140oC以上）溶液作為Nitride層蝕刻液，反應溫 度愈高，磷酸組成在水份蒸發後也隨之升高，蝕刻率也會加快，在 140oC時，蝕刻率約在 20Å/min，當溫度上升至200oC時，蝕刻率可 達200 Å/min ，實務上多使用85%之H3PO4溶液。化學反應式如下：
8/6/2021
Structuring (Dry etch / Wet etch)
Page 2
Wet Chemical Process
Process type
Stripping Etching Cleaning
Number in the 64M production
about 20 about 15 about 30
8/6/2021
Page 10
微影技術用化學品
• 去光刻膠劑
在使用薄膜蝕刻程序將未經光刻膠覆蓋之部份去除後，即可 將殘餘之光刻膠層卻除．在半導體製程中通常有兩種去除光 刻膠材料之方法，一為濕式去光刻膠法，另一則為乾式去光 刻膠法．
第3章半导体制造中的化学品
11
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
应力
当一个物体受到外力的作用时，就会产生应力。应力的大小取决于两 个因素：外力的大小和外力作用的面积。国际单位制中应力的单位是磅每 平方英寸（psi或Pa），应力的公式为：
应力＝外力/面积（psi） 在硅圆片中有多种原因可以导致应力的产生。硅片表面的物理损伤；位错、 多余的空隙和杂质产生的内力；外界材料生长都可以产生应力。如果两个热膨 胀系数（CTE）相差很大的物体结合在一起，然后加热，由于两种材料以不同 的速率膨胀导致它们彼此推拉，因而产生应力。由于CTE不匹配产生的应力会 使硅片弯曲。在半导体制造工艺中由于微芯片采用多层不同的CTE材料的平面 工艺，所以非常关心这种应力。淀积膜通常会产生两种应力：拉伸应力和压缩 应力，应力的性质取决于工艺条件。确保材料有最小的应力可以改善芯片的可 靠性。
在半导体制造的湿法工艺步骤里使用了许多种液体。硅片加工厂使用的所有 液体都要求有极高的纯度，没有任何微粒、金属离子或不想要的化学物质的沾污。 化学沾污是一个相对的概念。频繁用于描述杂质微小浓度的单位是体积或重量的 百万分之几（ppm），例如空气中杂质含量的浓度大约是ppm这一量级。为了计 算杂质体积的ppm，可以先假设在一定体积空气中杂质的含量，然后用它除以空 气的质量，再乘上100万。在硅片加工厂一些特定的化学品其杂质含量有着更为 苛刻的要求，通常要求低于十亿分之一（ppb）或万亿分之一（ppt）。然而在硅 片加工厂工艺用化学品中杂质的数量通常被测量仪器的精度所限制。
在硅片加工厂液态工艺化学品主要有以下几大类：
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
表面张力 当一滴液体在一个平面上，液滴存在着一个接触表面积。
液滴的表面张力是增加接触表面积所需的能量。随着表面积的增 加，液体分子必须打破分子间的引力，从液体内部运动到液体的 表面，因此需要能量。表面张力的概念用在半导体制造中来衡量 液体均匀涂在硅圆片表面的粘附能力。 热膨胀
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
应力
当一个物体受到外力的作用时，就会产生应力。应力的大小取决于两 个因素：外力的大小和外力作用的面积。国际单位制中应力的单位是磅每 平方英寸（psi或Pa），应力的公式为：
应力＝外力/面积（psi） 在硅圆片中有多种原因可以导致应力的产生。硅片表面的物理损伤；位错、 多余的空隙和杂质产生的内力；外界材料生长都可以产生应力。如果两个热膨 胀系数（CTE）相差很大的物体结合在一起，然后加热，由于两种材料以不同 的速率膨胀导致它们彼此推拉，因而产生应力。由于CTE不匹配产生的应力会 使硅片弯曲。在半导体制造工艺中由于微芯片采用多层不同的CTE材料的平面 工艺，所以非常关心这种应力。淀积膜通常会产生两种应力：拉伸应力和压缩 应力，应力的性质取决于工艺条件。确保材料有最小的应力可以改善芯片的可 靠性。
在半导体制造的湿法工艺步骤里使用了许多种液体。硅片加工厂使用的所有 液体都要求有极高的纯度，没有任何微粒、金属离子或不想要的化学物质的沾污。 化学沾污是一个相对的概念。频繁用于描述杂质微小浓度的单位是体积或重量的 百万分之几（ppm），例如空气中杂质含量的浓度大约是ppm这一量级。为了计 算杂质体积的ppm，可以先假设在一定体积空气中杂质的含量，然后用它除以空 气的质量，再乘上100万。在硅片加工厂一些特定的化学品其杂质含量有着更为 苛刻的要求，通常要求低于十亿分之一（ppb）或万亿分之一（ppt）。然而在硅 片加工厂工艺用化学品中杂质的数量通常被测量仪器的精度所限制。
在硅片加工厂液态工艺化学品主要有以下几大类：
3.2 .1 半导体制造中的化学属性
表面张力 当一滴液体在一个平面上，液滴存在着一个接触表面积。
液滴的表面张力是增加接触表面积所需的能量。随着表面积的增 加，液体分子必须打破分子间的引力，从液体内部运动到液体的 表面，因此需要能量。表面张力的概念用在半导体制造中来衡量 液体均匀涂在硅圆片表面的粘附能力。 热膨胀
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
等离子体：第四种形态，当有高能电离的原
子或分子的聚集体存在时就会出现等离子体。
将一定的气体暴露在高能电场中就能诱发等
离子体。
3.2材料的属性 通过研究材料的属性，了解如何在半导体制造业中 使用它们。 有两类：化学属性和物理属性 物理属性：指那些通过物质本身而不需要与 其他物质相互作用而反映出来的性质。有熔点、沸 点、电阻率和密度等 化学属性：指通过与其他物质相互作用或相互转变 而反映出来的性质。有可燃性、反应性和腐蚀性。
3.3半导体制造中的化学属性
先进的IC制造商通常会使用新型材料来改 善芯片的性能并减小器件的特征尺寸。化 学品的一些属性对于理解新的半导体工艺 材料的存在有很重要的意义。
属性有：温度，密度，压强和真空，表面 张力，冷凝，热膨胀，蒸气压，应力，升 华和凝华
1.温度：是比较一个物质相对于另一个物质 是热还是冷的量度标准。
如果两个热膨胀系数相差很大的物体结合在 一起，然后加热，由于两种材料以不同的 速率膨胀导致它们彼此推拉，产生应力。 会使硅片弯曲，在半导体制造过程中，非 常重视这种应力。确保材料的最小应力可 以改善芯片的可靠性。
3.4化学品在半导体制造中的状态 三种状态：液态，固态和气态。 用途有： ✓ 用湿法化学溶液和超净的水清洗硅片 表面 ✓ 用高能离子对硅片进行掺杂得到P型或N型硅 ✓ 淀积不同的金属导体层以及导体层之间的介
• 许多工艺气体都具有剧毒性、腐蚀性、活 性和自燃。因此，在硅片厂气体是通过气 体配送（BGD）系统以安全、清洁和精确 的方式输送到不同的工艺站点。
通用气体：对气体供应商来说就是相对简 单的气体。被存放在硅片制造厂外面大型 存储罐里。
常分为惰性、还原性和氧化性三种气体。
①惰性 N2，Ar，He ②还原性 H2 ③氧化性 O2
a.NaOH 湿法刻蚀 b.NH4OH 清洗剂
c.KOH 正性光刻胶显影剂
d.TMAH（氢氧化四甲基铵） 同上
③溶剂：是一种能够溶解其他物质形成溶液的物质。
半导体制造中常用的溶剂：
a.去离子水 清洗剂
b.异丙醇 同上
c.三氯乙烯 同上d.丙酮 Nhomakorabea同上
e.二甲苯
同上
• 去离子水
它里面没有任何导电的离子，PH值为7， 是中性的。能够溶解其他物质，包括许多 离子化合物和共价化合物。通过克服离子 间离子键使离子分离，然后包围离子，最 后扩散到液体中。
在半导体中这个概念用来衡量液体均匀涂 在晶圆表面的粘附能力。
7.热膨胀：当一个物体被加热时，由于原子 振动加剧，它的体积就会发生膨胀。
衡量材料热膨胀大小的参数是热膨胀系数。 非晶材料的热膨胀是各向同性的，而所有 晶体材料，比如单晶，热膨胀是各向异性 的。
8.应力：当一个物体受到外力作用时，就会 产生应力。 在晶圆中有多种原因可导致应力的产生。 ①硅片表面的物理损伤 ②位错，多余的空隙和杂质产生的内力 ③外界材料生长
特种气体：指供应量相对较少的气体。比 通用气体更危险，是制造中所必须的材料 来源。
大多数是有害的，如HCL和CL2具有腐蚀性， 硅烷会发生自燃，砷化氢和磷化氢有毒， WF6具有极高的活性。 通常用100磅的金属容器（钢瓶）运送到硅 片厂。钢瓶放在专用的储藏室内。
硅晶圆制造中需要处理很多在高温下的情 况，比如需要加热来影响化学反应（如改 变化学反应速度）或者对硅单晶结构退火 使原子重新排列。
存在三种温标：华氏温标（℉），摄氏温 标（℃）和绝对温标或开氏温标（K）。
2.压强和真空
压强=压力/面积，在半导体制造中被广泛使 用的属性。化学品和气体都是从高压向低 压区域流动的。
质层 ✓ 生长薄的二氧化硅层作为MOS器件的栅极介质材
料
✓ 用等离子体增强刻蚀或湿法试剂有选择的去除材 料并在薄膜上形成所需的图形
1、液体
在半导体制造的湿法工艺步骤中使用了许 多种液体。在硅片加工厂减少使用化学品 是长期的努力。许多液体化学品都是非常 危险，需要特殊处理和销毁手段。另外， 化学品的残余不仅会沾污硅片，还会产生 蒸气通过空气扩散后沉淀在硅片表面。
4.蒸汽压 在密闭容器中气体分子施加的压力，汽化和 冷凝的速率处于动态平衡。 5.升华和凝华 升华：固体直接变成气体的过程。 凝华：气体直接变成固体的过程
6.表面张力:当一滴液体在一个平面上，液滴 存在着一个接触表面积，液滴的表面张力 是增加接触表面积所需的能量。随着表面 积的增加，液体分子必须打破分子间的引 力，从液体内部运动到液体的表面，因此 需要能量。
2、气体
在半导体制造过程中，全部大约450道工艺 中大概使用了50种不同种类的气体。由于 不断有新的材料比如铜金属互连技术被引 入到半导体制造过程中，所以气体的种类 和数量是不断发生变化的。
通常分为两类：通用气体和特种气体
• 所有气体都要求有极高的纯度：通用气体 控制在7个9以上的纯度；特种气体则要控 制在4个9以上的纯度。
半导体制造中的化学品优 秀课件
3.1物质形态 三种基本形态：固态、液态和气态 固体有其自己固定的形状，不会随容器的形 状而改变。 液体会填充容器的相当于液体体积大小的区 域，并会形成表面。 气体会填充整个容器，不会形成表面。
• 活性气体如氢气和氧气，容易与其他气体或元素 反应形成稳定的化合物。
• 惰性气体如氦气和氩气，很难形成化合物，不与 其他化学材料反应，广泛应用于半导体制造业。
• 在硅片加工厂液态工艺用化学品主要有以 下几类：酸、碱、溶剂
①酸
以下是一些在硅片加工中常用的酸及其用 途：
a.HF 刻蚀二氧化硅及清洗石英器皿 b.HCL 湿法清洗化学品，2号标准液一部分
c.H2SO4 清洗硅片 d.H3PO4 刻蚀氮化硅 e.HNO3 刻蚀PSG ②碱
在半导体制造中通常使用的碱性物质
真空，一般来说，压力低于标准大气压就 认为是真空。真空条件用压力单位来衡量。
蒸发和溅射都工作在真空环境。
3.冷凝和汽化 • 冷凝：气体变成液体的过程被称作冷凝
• 汽化：从液体变成气体的相反过程叫做汽 化
• 吸收：气体或液体进入其他材料的主要方 式
• 吸附：气体或液体被束缚在固体表面，被 吸附的分子通过化学束缚或者物理吸引这 样的弱束缚黏在物体表面
子或分子的聚集体存在时就会出现等离子体。
将一定的气体暴露在高能电场中就能诱发等
离子体。
3.2材料的属性 通过研究材料的属性，了解如何在半导体制造业中 使用它们。 有两类：化学属性和物理属性 物理属性：指那些通过物质本身而不需要与 其他物质相互作用而反映出来的性质。有熔点、沸 点、电阻率和密度等 化学属性：指通过与其他物质相互作用或相互转变 而反映出来的性质。有可燃性、反应性和腐蚀性。
3.3半导体制造中的化学属性
先进的IC制造商通常会使用新型材料来改 善芯片的性能并减小器件的特征尺寸。化 学品的一些属性对于理解新的半导体工艺 材料的存在有很重要的意义。
属性有：温度，密度，压强和真空，表面 张力，冷凝，热膨胀，蒸气压，应力，升 华和凝华
1.温度：是比较一个物质相对于另一个物质 是热还是冷的量度标准。
如果两个热膨胀系数相差很大的物体结合在 一起，然后加热，由于两种材料以不同的 速率膨胀导致它们彼此推拉，产生应力。 会使硅片弯曲，在半导体制造过程中，非 常重视这种应力。确保材料的最小应力可 以改善芯片的可靠性。
3.4化学品在半导体制造中的状态 三种状态：液态，固态和气态。 用途有： ✓ 用湿法化学溶液和超净的水清洗硅片 表面 ✓ 用高能离子对硅片进行掺杂得到P型或N型硅 ✓ 淀积不同的金属导体层以及导体层之间的介
• 许多工艺气体都具有剧毒性、腐蚀性、活 性和自燃。因此，在硅片厂气体是通过气 体配送（BGD）系统以安全、清洁和精确 的方式输送到不同的工艺站点。
通用气体：对气体供应商来说就是相对简 单的气体。被存放在硅片制造厂外面大型 存储罐里。
常分为惰性、还原性和氧化性三种气体。
①惰性 N2，Ar，He ②还原性 H2 ③氧化性 O2
a.NaOH 湿法刻蚀 b.NH4OH 清洗剂
c.KOH 正性光刻胶显影剂
d.TMAH（氢氧化四甲基铵） 同上
③溶剂：是一种能够溶解其他物质形成溶液的物质。
半导体制造中常用的溶剂：
a.去离子水 清洗剂
b.异丙醇 同上
c.三氯乙烯 同上d.丙酮 Nhomakorabea同上
e.二甲苯
同上
• 去离子水
它里面没有任何导电的离子，PH值为7， 是中性的。能够溶解其他物质，包括许多 离子化合物和共价化合物。通过克服离子 间离子键使离子分离，然后包围离子，最 后扩散到液体中。
在半导体中这个概念用来衡量液体均匀涂 在晶圆表面的粘附能力。
7.热膨胀：当一个物体被加热时，由于原子 振动加剧，它的体积就会发生膨胀。
衡量材料热膨胀大小的参数是热膨胀系数。 非晶材料的热膨胀是各向同性的，而所有 晶体材料，比如单晶，热膨胀是各向异性 的。
8.应力：当一个物体受到外力作用时，就会 产生应力。 在晶圆中有多种原因可导致应力的产生。 ①硅片表面的物理损伤 ②位错，多余的空隙和杂质产生的内力 ③外界材料生长
特种气体：指供应量相对较少的气体。比 通用气体更危险，是制造中所必须的材料 来源。
大多数是有害的，如HCL和CL2具有腐蚀性， 硅烷会发生自燃，砷化氢和磷化氢有毒， WF6具有极高的活性。 通常用100磅的金属容器（钢瓶）运送到硅 片厂。钢瓶放在专用的储藏室内。
硅晶圆制造中需要处理很多在高温下的情 况，比如需要加热来影响化学反应（如改 变化学反应速度）或者对硅单晶结构退火 使原子重新排列。
存在三种温标：华氏温标（℉），摄氏温 标（℃）和绝对温标或开氏温标（K）。
2.压强和真空
压强=压力/面积，在半导体制造中被广泛使 用的属性。化学品和气体都是从高压向低 压区域流动的。
质层 ✓ 生长薄的二氧化硅层作为MOS器件的栅极介质材
料
✓ 用等离子体增强刻蚀或湿法试剂有选择的去除材 料并在薄膜上形成所需的图形
1、液体
在半导体制造的湿法工艺步骤中使用了许 多种液体。在硅片加工厂减少使用化学品 是长期的努力。许多液体化学品都是非常 危险，需要特殊处理和销毁手段。另外， 化学品的残余不仅会沾污硅片，还会产生 蒸气通过空气扩散后沉淀在硅片表面。
4.蒸汽压 在密闭容器中气体分子施加的压力，汽化和 冷凝的速率处于动态平衡。 5.升华和凝华 升华：固体直接变成气体的过程。 凝华：气体直接变成固体的过程
6.表面张力:当一滴液体在一个平面上，液滴 存在着一个接触表面积，液滴的表面张力 是增加接触表面积所需的能量。随着表面 积的增加，液体分子必须打破分子间的引 力，从液体内部运动到液体的表面，因此 需要能量。
2、气体
在半导体制造过程中，全部大约450道工艺 中大概使用了50种不同种类的气体。由于 不断有新的材料比如铜金属互连技术被引 入到半导体制造过程中，所以气体的种类 和数量是不断发生变化的。
通常分为两类：通用气体和特种气体
• 所有气体都要求有极高的纯度：通用气体 控制在7个9以上的纯度；特种气体则要控 制在4个9以上的纯度。
半导体制造中的化学品优 秀课件
3.1物质形态 三种基本形态：固态、液态和气态 固体有其自己固定的形状，不会随容器的形 状而改变。 液体会填充容器的相当于液体体积大小的区 域，并会形成表面。 气体会填充整个容器，不会形成表面。
• 活性气体如氢气和氧气，容易与其他气体或元素 反应形成稳定的化合物。
• 惰性气体如氦气和氩气，很难形成化合物，不与 其他化学材料反应，广泛应用于半导体制造业。
• 在硅片加工厂液态工艺用化学品主要有以 下几类：酸、碱、溶剂
①酸
以下是一些在硅片加工中常用的酸及其用 途：
a.HF 刻蚀二氧化硅及清洗石英器皿 b.HCL 湿法清洗化学品，2号标准液一部分
c.H2SO4 清洗硅片 d.H3PO4 刻蚀氮化硅 e.HNO3 刻蚀PSG ②碱
在半导体制造中通常使用的碱性物质
真空，一般来说，压力低于标准大气压就 认为是真空。真空条件用压力单位来衡量。
蒸发和溅射都工作在真空环境。
3.冷凝和汽化 • 冷凝：气体变成液体的过程被称作冷凝
• 汽化：从液体变成气体的相反过程叫做汽 化
• 吸收：气体或液体进入其他材料的主要方 式
• 吸附：气体或液体被束缚在固体表面，被 吸附的分子通过化学束缚或者物理吸引这 样的弱束缚黏在物体表面