半导体制造工艺基础教材
半导体工艺经典教材
半导体工艺经典教材
以下是一些被认为是半导体工艺经典教材的书籍：
1. "Introduction to Microelectronic Fabrication: Volume 1" by Richard C. Jaeger and Travis N. Blalock
《微电子制造导论：第一卷》
2. "Fundamentals of Semiconductor Fabrication" by Gary S. May and Simon M. Sze
《半导体制造基础》
3. "Principles of Semiconductor Devices" by Simon M. Sze and Kwok K. Ng
《半导体器件原理》
4. "Modern Semiconductor Device Physics" by S. M. Sze and Ming-Kwei Lee
《现代半导体器件物理学》
5. "Physics of Semiconductor Devices" by S. M. Sze and Kwok K. Ng
《半导体器件物理学》
6. "Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology" by Marc J. Madou
《微制造与纳米技术基础》
7. "Advanced Semiconductor Fundamentals" by Robert F. Pierret 《半导体基础进阶》
这些书籍涵盖了半导体工艺的基础知识和先进的概念，适合学习和研究半导体工艺的学生和专业人员。
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。
基础工艺培训教材
六、wBGA封装工艺流程①
• Taping and backside grinding 贴膜和研磨
– 在晶圆（wafer）正面贴膜是为了保护晶圆，使其在研磨工序不被损伤。 – 晶圆来料是比较厚的（800-850nm），需要在背面研磨掉一部分，达到要求厚度 （200nm）。
2GD
4GB
30 nm 8.77 x 7.90 mm 10.6 x 9.0 mm
-20%
30 nm 7.33 x 5.02 mm 10.6 x 7.5 mm
-30%
2009
January 2012
2010
2011
半导体工艺基础培训教材
2012
年份
6
五、 DRAM产品发展史②
• 晶圆尺寸变化
晶圆:wafer
•
Marking 打标
– 激光打标，提供可标示产品信息。
•
BMC and ball mount 清洗和植球
– 清洗的作用是保持基板清洁，提高植球的良率。 – 在结点植球，提供外部点连接接口。
January 2012
半导体工艺基础培训教材
13
六、 wBGA封装工艺流程④
Packing 包装 Saw singulation and OS test 切割和测试
•
Wafer mount and de-taping 贴片和去膜
– 将晶圆贴在钢圈固定的蓝膜上，然后祛除晶圆正面的贴膜。
•
Dicing 切片
– 沿切割道将晶圆（wafer）切成晶片（dice）。
January 2012
半导体工艺基础培训教材
9
六、wBGA封装工艺流程②
半导体相关书籍基础
半导体相关书籍基础
随着现代科技的发展，半导体技术已经成为了当今世界最为重要的技术之一。
半导体技术广泛应用于电子、通信、计算机、医疗、能源等诸多领域，成为了推动世界经济发展的重要力量。
如果你想深入了解半导体技术，学习相关知识，以下几本基础书籍可以为你提供全面的指导和帮助。
1.《半导体物理与器件基础》
这本书是半导体物理和器件方面的经典著作之一，由国内著名半导体专家杨维桢教授主编。
该书系统地介绍了半导体物理学的基本概念、半导体器件的基本结构和性能等内容，是学习半导体物理和器件的必备读物。
2.《半导体器件物理基础》
该书由美国著名半导体专家Richard S. Muller和Theodore I. Kamins合著，是一本经典的半导体器件物理学教材。
该书系统地介绍了半导体器件的物理基础，包括半导体PN结、二极管、场效应晶体管等器件的物理原理和工作原理，是学习半导体器件物理的重要参考书。
3.《半导体器件工艺学》
该书是半导体器件工艺方面的经典教材，由美国著名半导体专家S.M. Sze和K.K. Ng合著。
该书详细介绍了半导体器件的工艺流程、器件制造技术和测试方法等内容，是学习半导体器件工艺学的重要参考书。
4.《半导体物理学》
该书由美国著名半导体专家S.M. Sze编写，是半导体物理学领域的经典著作之一。
该书系统地介绍了半导体物理学的基础知识，包括晶体结构、半导体材料、载流子输运、PN结、金属-半导体接触等内容，是学习半导体物理学的重要参考书。
以上几本书籍都是半导体技术领域的重要参考书，对于想深入了解半导体技术的人来说，是不可或缺的宝贵资料。
第三章半导体制造工艺简介ppt课件
8 常用工艺之五：薄膜制备
❖ 四种薄膜：氧化膜；电介质膜；多晶硅膜； 金属膜
8 常用工艺之五：薄膜制备
❖ （1〕氧化 ❖ SiO2的作用 ❖ 屏蔽杂质、栅氧化层、介质隔离、器件保护和表面
钝化 ❖ SiO2的制备 ❖ 需要高纯度，目前最常用的方法是热氧化法。主要
分为干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化三种。 ❖ 氮化硅的制备 ❖ 主要用作：金属上下层的绝缘层、场氧的屏蔽层、
主要内容
❖ 3.1半导体基础知识 ❖ 3.2 工艺流程 ❖ 3.3 工艺集成
3.2 工艺流程
❖ 1 制造工艺简介 ❖ 2 材料的作用 ❖ 3 工艺流程 ❖ 4 常用工艺之一：外延生长 ❖ 5 常用工艺之二：光刻 ❖ 6 常用工艺之三：刻蚀 ❖ 7 常用工艺之四：掺杂 ❖ 8 常用工艺之五：薄膜制备
扩散和离子注入的对比
离子注入
注入损伤
❖ 注入损伤：带有能量的离子进入半导体衬底， 经过碰撞和损失能量，最后停留下来。
❖ 电子碰撞：电子激发或新的电子空穴对产生 ❖ 原子核碰撞：使原子碰撞，离开晶格，形成
损伤，也称晶格无序
晶格无序
退火
❖ 由于离子注入所造成的损伤区及无序团，使 迁移率和寿命等半导体参数受到严重影响。
❖ 每层版图都有相对应的掩膜版，并对应于不 同的工艺。
4 常用工艺之一：外延生长
❖ 半导体器件通常不是直接做在衬底上的， 而是先在沉底上生长一层外延层，然后将 器件做在外延层上。外延层可以与沉底同 一种材料，也可以不同。
❖ 在双极型集成电路中：可以解决原件间的 隔离；减小集电极串联电阻。
❖ 在CMOS集成电路中：可以有效避免闩锁 效应。
度取决于温度。
3.1半导体基础知识
❖ 关于扩散电阻： ❖ 集成电路中经常见到的扩散电阻其实就是利
半导体工艺技术基础书籍
半导体工艺技术基础书籍半导体工艺技术是现代电子信息产业的基础，其发展与应用直接关系到电子产品的性能和质量。
因此，学习和掌握半导体工艺技术是非常重要的。
以下是一本推荐的半导体工艺技术基础书籍：《半导体工艺技术基础》。
《半导体工艺技术基础》是一本综合性的半导体工艺技术教材。
这本书共分为十个章节，包括半导体材料、半导体器件的制备技术、光刻、离子注入、薄膜沉积、薄膜制备的化学法、干湿腐蚀、电镀、退火与固相短路等内容。
每个章节都有详细、系统的介绍了相关的理论知识、工艺流程和设备原理。
首先，这本书详细介绍了半导体材料的特性和制备方法。
它涵盖了各种半导体材料，如硅、镓砷化物、磷化物等，并介绍了如何通过控制材料的性质来制备高质量的半导体器件。
其次，该书介绍了光刻技术，即通过光刻胶和掩模来制备微小器件。
介绍了光刻的基本原理、设备、工艺流程和常见问题的解决方法。
此外，该书还介绍了离子注入、薄膜沉积、薄膜制备的化学法、干湿腐蚀、电镀、退火与固相短路等重要的半导体工艺技术。
对于这些工艺技术，书中提供了相关的理论知识、实验操作步骤和示例，帮助读者掌握它们的原理和应用。
此外，该书还包括了许多实践案例和习题，以帮助读者理解和应用所学的工艺技术知识。
这些案例和习题覆盖了从材料到器件制备的全过程，可以帮助读者更好地理解和应用所学的知识。
总之，《半导体工艺技术基础》是一本非常全面、系统的半导体工艺技术教材。
它深入浅出地介绍了半导体工艺技术的基本原理、实验操作步骤和相关应用。
对于学习和掌握半导体工艺技术的人来说，这本书是一本非常有价值的参考书。
它不仅适合高等院校的工科专业学生，也适合广大从事半导体工艺技术的工程师和科研人员阅读和参考。
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
20
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
51
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。
半导体制造工艺基础精讲 书
半导体制造工艺基础精讲书一、引言半导体制造工艺是指将半导体材料加工成电子器件的过程。
半导体器件广泛应用于电子产品中，如计算机、手机、电视等，并且在科技发展中起着重要的作用。
本文将对半导体制造工艺的基础知识进行精讲，帮助读者了解该领域的基础概念和流程。
二、半导体材料半导体材料是指在温度较高时具有较好导电性，而在较低温度下具有较好绝缘性的材料。
常见的半导体材料有硅(Si)和砷化镓(GaAs)等。
硅是最常用的半导体材料，因其丰富的资源和成熟的制造工艺，被广泛应用于各种半导体器件中。
三、半导体工艺流程半导体制造工艺包括多个步骤，以下为典型的半导体工艺流程：1. 晶圆制备：晶圆是指平整且纯净的半导体片，常用硅晶圆。
制备晶圆的过程包括多个步骤，如去除杂质、生长单晶、切割晶圆等。
2. 清洗和清理：将晶圆进行清洗和清理，以去除表面的污染物和氧化层。
3. 沉积：通过物理或化学方法，在晶圆表面沉积一层薄膜，用于制造电子器件的结构或保护层。
常见的沉积方法有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等。
4. 光刻：利用光刻胶和光刻机，将图形投影到晶圆上，形成所需的器件结构。
光刻是制造工艺中非常重要的一步，决定了器件的尺寸和形状。
5. 蚀刻：使用化学物质将晶圆上未被光刻胶保护的部分溶解掉，形成所需的器件结构。
6. 掺杂：通过掺入其他物质改变材料的导电性能。
常见的掺杂方法有离子注入和扩散等。
7. 导电层制备：制备导电层，如金属线或导电膜，用于连接器件的不同部分。
8. 封装测试：将芯片封装成最终的半导体器件，并进行测试和质量检验。
四、半导体制造工艺控制半导体制造工艺的控制对于保证器件性能和质量至关重要。
以下是一些常见的工艺控制方法：1. 温度控制：在制造过程中，需要严格控制温度，以确保材料的稳定性和一致性。
2. 气氛控制：在某些工艺步骤中，需要控制反应环境中的气氛成分和浓度，以保证反应的准确性和稳定性。
3. 时间控制：不同的工艺步骤需要控制不同的时间参数，以确保工艺的完成度和一致性。
最新半导体工艺基础[1]ppt课件
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t
x2
式中假定D为常数，与杂质浓度 N( x, t )无关，x 和 t 分别表示位置和扩散时间。针对不同边界条件求出 方程的解，可得出杂质浓度 N 的分布，即 N 与 x 和 t 的 关系。
两种扩散方式 恒定表面源扩散 有限表面源扩散
集成电路及微机械加工技术
20 重庆大学光电工程学院
A、恒定表面源扩散
一维情况下，单位时间内垂直扩散通过单位面积的粒子 数——即扩散流密度jp( x, t )与粒子的浓度梯度成正比。
jp(x,t)DdN d(xx,t)
扩散系数D与温度T（K）之间有如下指数关系：
D = D∞e —ΔE/kT
集成电路及微机械加工技术
18 重庆大学光电工程学院
（二）、费克第二定律——扩散方程
对硅而言，Au、Ag、Cu、Fe、Ni 等半径较小的杂质原子 按间隙式扩散，而 P、As、Sb、B、Al、Ga、In 等半径较大的 杂质原子则按替位式扩散，间隙式扩散的速度比替位式扩散的
速度快得多。
集成电路及微机械加工技术
17 重庆大学光电工程学院
§1.3 扩散系数与扩散方程 （一）、费克第一定律——扩散定律
S
x xx
体积元内杂质变化量：
N x , t t N x , t S x j x x , t j x , t S x
N (tx,t) j( x x ,t)D 2N x (2 x,t)
集成电路及微机械加工技术
19 重庆大学光电工程学院
N(x,t)D2N(x,t)
硼注入
PWELL推进
注入预氧
漂光
集成电路及微机械加工技术
11 重庆大学光电工程学院
N-
PSD硼注入
NSD光刻
《半导体制造工艺》PPT课件
半导体相关知识
• 本征材料：纯硅 9-10个9 250000Ω.cm
• N型硅： 掺入V族元素--磷P、砷As、锑Sb • P型硅： 掺入 III族元素—镓Ga、硼B • PN结：
P
--
--
+++++
N
半 导体元件制造过程可分为
• 前段（Front End）制程 晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wa fer Fab）、 晶圆针测制程（Wafer Probe）；
0.1um 35 350 NA NA
0.2um 0.3um 0.5
7.5
3
75
30
750
300
NA
NA
10
半 导体元件制造过程
前段（Front End）制程---前工序
晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wafer Fab）
典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺 流程
衬底制备 一次氧化 隐埋层光刻 隐埋层扩散
多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解
后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支
85公分长，重76.6公斤的 8寸 硅晶棒，约需
2天半时间长成。经研磨、抛光、切片后，即
成半导体之原料 晶圆片
第一次光刻—N+埋层扩散孔
• 1。减小集电极串联电阻 • 2。减小寄生PNP管的影响
要求： 1。 杂质固浓度大
半导体制造工艺分类
• 一 双极型IC的基本制造工艺： • A 在元器件间要做电隔离区（PN结隔离、全介质隔离及PN结介质混合隔离）
ECL（不掺金） （非饱和型） 、TTL/DTL （饱和型） 、STTL （饱和型） B 在元器件间自然隔离
半导体制造工艺基础
有底蚀时无法 分辨掩膜下的 图形和间距
262
前言
选择比
选择比=被刻蚀膜的刻蚀速度/其它膜的刻蚀速度 基底膜及掩膜(光刻胶)的选择比非常重要
选择比大
选择比小
前言
刻蚀方案
◆湿法刻蚀 化学刻蚀、各向同性刻蚀
◆干法刻蚀 □ 广义的干法刻蚀
用气体取代化学品的刻蚀 气体激励方法有 热、光、放电、离子束等 □ 目前半导体产品制造中使用的方法
需要后处理
无法清除含有C-Al的灰化层 需要侧壁保护膜清除工艺
多层布线→TiN的刻蚀速率低
AlSiCu→Cu残留物 用溅射作用除去
LSI工艺用干法刻蚀的应用与挑战
SiO2刻蚀的挑战
高深宽比孔的垂直加工
Si衬底损伤 →高接触电阻 →减少或除去损伤
扩散层浅结 →需要Si的高选择性
295
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LSI工艺用干法刻蚀的应用与挑战
◆各向异性刻蚀（anisotropic etching）
非各向同性刻蚀的情况 通常是指产生垂直侧壁的刻蚀情况 用干法刻蚀可以实向异性
侧向侵蚀
261
前言
用各向同性刻蚀的微细加工
在一个大图形 中底蚀可以忽 略不计
微细图形中底 蚀不能忽视
用各向同性刻蚀不能加工微细图形！
刻蚀
干法刻蚀的原理和设备
干法刻蚀要求的特性
◆ 刻蚀速率
经济的加工时间（典型情况是约数十秒/片）
◆ 选择比
衬底膜层的选择比、掩膜的选择比
◆ 加工精度
尺寸精度、加工形状
◆ 无损伤 ◆ 均匀性/重复性
晶圆内/晶圆间、与衬底选择性的权衡
LSI工艺用干法刻蚀的应用与挑战
终点检测
◆ 终点检测（End Point Detection）
半导体工艺 科普书籍
半导体工艺是现代电子工业的核心技术之一，对于了解和掌握半导体工艺的知识和技能具有重要意义。
下面介绍几本半导体工艺的科普书籍，希望能为您的学习和了解提供帮助。
《芯片制造：半导体工艺制程与设备》这本书是半导体工艺领域的经典之作，全面介绍了半导体工艺制程和设备的基本原理和应用。
书中详细描述了半导体制造过程中的各个步骤，包括晶圆制备、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、退火等，以及相关的设备和技术。
此外，书中还介绍了半导体工艺中的材料、缺陷控制、可靠性等方面的知识。
2.《半导体制造技术》这本书也是一本经典的半导体工艺科普书籍，全面介绍了半导体制造技术的各个方面。
书中首先介绍了半导体的基本知识，然后详细描述了半导体制造过程中的各个步骤，包括晶圆制备、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入等。
此外，书中还介绍了半导体制造中的材料、设备、工艺控制等方面的知识。
《芯片上的世界：集成电路的过去、现在和未来》这本书是一本关于集成电路的科普书籍，其中也涉及到了半导体工艺的相关内容。
书中介绍了集成电路的发展历程、基本原理和应用领域，以及集成电路制造过程中的关键技术和设备。
此外，书中还展望了集成电路未来的发展趋势和应用前景。
《半导体物理与器件》这本书是一本半导体物理和器件的科普书籍，其中也涉及到了半导体工艺的相关内容。
书中首先介绍了半导体的基本物理性质和材料特性，然后详细描述了半导体器件的基本原理和制造工艺，包括二极管、晶体管等。
此外，书中还介绍了半导体器件的应用领域和发展趋势。
《集成电路工艺技术手册》这本书是一本集成电路工艺技术手册，其中包含了大量的实用信息和数据。
书中详细描述了集成电路制造过程中的各个步骤和技术细节，包括晶圆制备、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入等。
此外，书中还提供了大量的图表和数据，方便读者进行参考和对比。
《半导体器件制造技术》这本书是一本半导体器件制造技术的科普书籍，全面介绍了半导体器件制造过程中的关键技术和设备。
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。
7
2.2 器件的隔离
图2-2 绝缘体隔离
8
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。
34
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。
半导体制造前道工艺培训教材(PPT21页)
清洗：用特殊的清洗机和不同的清洗剂进行多道清洗。
清洗：用特殊的清洗机和件不同下的清发洗剂生进行化多道学清洗反。 应，生成固态物质
沉积在加热的固态基体表面，进而
制得固体材料的工艺技术。
光刻加工
• 光刻是一种利用类似于照片洗印的原 理通过曝光和选择性化学腐蚀将掩膜 版上的集成电路印制到硅片上的精密 表面加工技术。
蚀刻
• 通常所指蚀刻也称光化学蚀刻，指通过曝
光制版、显影后，将要蚀刻区域的保护膜
光99刻99是 99一99种9%利。用类似于照去片洗除印，的原在理通蚀过刻曝光时和选接择性触化化学腐学蚀将溶掩液膜版，上的达集到成电溶路印解制到硅片上的精密表面加工技术。
硬烘（提高刻蚀和注入的腐抵抗蚀力的，提作高粘用附，性）形成凹凸或者镂空成型的效 果。（选择性刻蚀转移光刻胶上的IC设计 在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。
前道工序
晶圆处理
晶圆针测 制作
清洗
氧化 化学气相沉
积 光刻
蚀刻
晶圆
晶圆是指硅半导体集成电路制作所 用的硅晶片，由于其形状为圆形， 故称为晶圆；在硅晶片上可加工制 作成各种电路元件结构，而成为有 特定电性功能之IC产品。晶圆的原 始材料是硅，而地壳表面有用之不 竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由 电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏 后，制成了高纯度的多晶硅，其纯 度高达99.999999999%。
（选择性刻蚀转移光•刻胶氧上的化IC设：计图使形到硅晶圆片表面表） 面形成氧化膜。主
(掺杂、真空、低温、加速)
氧化：使硅片表面形成氧要化膜方。 法有热氧化法及气相成长法。
硅片清洗烘干（用于减少污染物，减少缺陷，使光刻胶更容易粘附。
半导体制造工艺书籍
半导体制造工艺书籍随着科技的不断发展，半导体技术得到广泛应用，成为了现代电子工业的中坚力量。
在半导体产业链条中，半导体制造工艺是其中最核心的一环，半导体制造工艺书籍则是半导体制造工艺人员进行学习和提高的重要资源。
本文将从半导体制造工艺书籍的分类、典型书籍介绍和未来发展趋势等角度进行探讨。
一、半导体制造工艺书籍的分类半导体制造工艺书籍主要可以分为两类：基本原理类和深入细节类。
基本原理类：这类书籍通常着重介绍半导体材料的基本物理、化学性质、光电特性以及半导体器件的基本性质和工作原理等方面的知识。
例如《半导体物理》、《半导体器件物理基础》等书籍就都是比较典型的半导体基本原理类书籍。
深入细节类：这类书籍通常着重介绍半导体制造工艺的具体流程、栅极工艺、介质层工艺、晶圆制备工艺、掺杂工艺等方面的知识。
例如《半导体工艺与英特尔技术》、《半导体制造技术》等书籍都是典型的半导体深入细节类书籍。
二、典型书籍介绍1、《半导体制造工艺》《半导体制造工艺》是半导体制造领域的经典巨著，详细阐述了半导体制造工艺的各个环节，重点介绍了晶圆制备、掺杂工艺、光刻、腐蚀、继电器、清洗等基本工艺，是半导体制造工艺领域的重要参考书之一。
2、《半导体物理学：第一卷》《半导体物理学：第一卷》是一本半导体物理学的基础教材，着重介绍了半导体中的载流子、电场、能带等基本物理概念。
全书具备理论化与实际应用的平衡，对于准备从事半导体制造工艺和应用的学生和专业人员来说，具有很大的指导和帮助作用。
3、《半导体器件工艺》《半导体器件工艺》是一本较为全面的半导体器件制造工艺书籍，包含了多种类型的半导体器件制造流程如CMOS、MOS、TFET、BIPOLAR等。
特别是对复杂工具如电子束光刻、等离子体腐蚀、化学机械抛光等方面，有详细介绍并给予了启示，具有较高的实用价值。
三、未来发展趋势未来半导体制造工艺书籍的发展将会更加注重技术创新和实践应用。
半导体技术的快速发展，使得制造工艺书籍需要不断更新和改进，精简主要内容并增加新的前沿内容。
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2020年4月26日星期日
光刻的定义
光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合的精密 表面加工技术。用照相复印的方法将掩模版上的图案 转移到硅片表面的光刻胶上，以实现后续的有选择刻 蚀或注入掺杂
光刻的目的：光刻的目的就是在二氧化硅或金
属薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图 形，把掩模版上的图形转换成晶圆上的器件结 构,从而实现选择性扩散和金属薄膜布线的目的
光刻的要求
• 对光刻的基本要求： （1）高分辨率 （2）高灵敏度 （3）精密的套刻对准 （4）大尺寸硅片上的加工 （5）低缺陷
• 1. 高分辨率
• 分辨率是将硅片上两个邻近的特征图形区分开来 的能力，即对光刻工艺中可以达到的最小光刻图 形尺寸的一种描述，是光刻精度和清晰度的标志 之一。
• 随着集成电路的集成度提高，加工的线条越来越 细，对分辨率的要求也越来越高。
10:1
5:1
1:1
DSW－direct step on wafer
接触式和接近 式——近场衍 射（Fresnel）
像平面靠近孔 径，二者之间 无镜头系统
曝光系统
接触和接近式
Fresnel衍射理论适用 的间隔范围：
g＝10 m， ＝365 nm（i线）时，
Wmin2 m
最小分辨尺寸
对遮蔽式曝光，最小线宽（临界尺寸）可用下式表示
邻的接近式曝光。若有尘埃或硅渣嵌入掩模版中，将造成掩 模版永久性损坏，在后续曝光的晶片上形成缺陷。
投影式曝光：在掩模版与晶片间有一距离，10-50um。但这一间隙会在掩 模版图案边缘造成光学衍射。导致分辨率退化。
接触式
三种硅片曝光模式及系统
接近式
投影式
1:1曝光系统
步进投影式光刻机原理图 步进扫描光刻机
基本参数：
投影式
✓分辨率(resolution)
✓焦深(depth of focus) ✓视场(field of view)
光学系统决定
✓调制传递函数(MTF—modulation transfer function)
✓套刻精度(alignment accuracy)
Байду номын сангаас
✓产率(throughput)
机械设计
其中，λ是曝光光源的波长，g是掩模版与晶片间的间隙距离。当λ与g 减小时，可以得到lCD缩小的优势。然而，当给定一个g，任何大于g的微 尘粒子都会对掩模版造成损坏。
投影式——远场衍 射（Fraunhofer）
像平面远离孔径， 在孔径和像之间设 置镜头
爱里斑
瑞利给出恰可分辨两个物点的判据：
分辨率
点物S1的爱里斑中心恰好与另一个点物S2的爱里斑
边缘（第一衍射极小）相重合时，恰可分辨两物点。
S1
S2
可分辨
100%
S1
恰可分辨
73.6%
S2
S1 S2
不可分辨
两个爱里斑之间的分辨率(瑞利判据):
理论计算人眼爱里斑~20m 分辨率：100 m
数值孔径：收集衍射 光的能力。n为折射率
分辨率
k1=0.6-0.8
提高分辨率：
NA，，k1
由于有较高的光强度与稳定度，高压汞灯被广泛用作曝光光源。
集成电路的特征尺寸是否能够进一 步减小，也与光刻技术的进一步发展有 密切的关系。
通常人们用特征尺寸来评价一个集 成电路生产线的技术水平。
所谓特征尺寸（CD：characteristic dimension）是指设计的多晶硅栅长，它标志了 器件工艺的总体水平，是设计规则的主要部分。
通常我们所说的0.13m,0.09m工艺就是 指的光刻技术所能达到最小线条的工艺。
在IC制造中必须要求洁净的厂房， 特别是图形曝光的工作区域，因为 尘埃可能会粘附于晶片或掩模版上 造成器件的缺陷从而是电路失效。
尘埃粒子在掩模版图案上 所造成的不同腐蚀的影响
用于IC制造的掩模版通常为缩小倍数的掩模版。掩模版的第一步为设 计者用CAD系统完整地将版图描绘出来。然后将CAD得到的数据信息传送到 电子束图形曝光的图形产生器。再将图案直接转移至对电子束敏感的掩模版上 。掩模版是由融凝硅土的基底覆盖一层铬膜组成。电路图案先转移至电子敏感 层进而转移至底下的铬膜层，掩模版便完成了
• 通常以每毫米内能刻蚀出可分辨的最多线条数目 来表示。
• 2.高灵敏度
• 灵敏度是指光刻胶感光的速度。为了提高产量, 要求光刻周期越短越好，这就要求曝光时间越短 越好，也就要求高灵敏度。
• 3.精密的套刻对准
• 集成电路制作需要十多次甚至几十次光刻，每 次光刻都要相互套准。
• 由于图形的特征尺寸在亚微米数量级上，因此 ，对套刻要求很高。要求套刻误差在特征尺寸 的10％左右。
光刻机
光刻机的性能由三个参数判断：分辨率、套准精度与产率。 分辨率：能精确转移到晶片表面抗蚀剂膜上图案的最小尺寸； 套准精度：后续掩模版与先前掩模版刻在硅片上的图形相互对准的程
度； 产率：对一给定的掩模版，每小时能曝光完成的晶片数量。
光学曝光方法：遮蔽式曝光和投影式曝光。 遮蔽式曝光：可分为掩模版与晶片直接接触的接触式曝光和二者紧密相
• 4.大尺寸硅片的加工 • 提高了经济效益 • 但是要在大面积的晶圆上实现均匀的胶膜涂覆
，均匀感光，均匀显影，比较困难 • 高温会引起晶圆的形变，需要对周围环境的温
度控制要求十分严格，否则会影响光刻质量
5.低缺陷 缺陷会使电路失效，因此应该尽量减少缺陷
光学图形曝光－洁净室
在集成电路制造中，主要的图形曝光设备是利用紫外光[λ=0.2-0.4μm]的 光学仪器。主要讨论曝光装置、掩模版、抗蚀剂与分辨率。
✓版上缺陷可以修补
✓蒙膜(pellicle)保护防止颗 粒玷污
高透明度（散射小） 热膨胀小
光刻胶
10～15nmARC（antireflection coating） 80nmCr 熔融石英玻璃片
掩模版制作过程
12. Finished
成品率Y: D0:单位面积缺陷数， Ac: 芯片面积， N: 掩膜版层数
35％的成 本来自于 光刻工艺
图形转移技术组成：
•掩膜版/电路设计 •掩膜版制作 •光刻
光源 曝光系统 光刻胶
IC掩模版
空间图像 潜在图像
掩膜版制作
CAD设计、模拟、验证后由图形发生器产生数字图形
×1掩膜版制作
接触式、接近式光刻
数字图形
×4或×5投影光 刻版
投影式光刻
电子束直写
✓×4或×5投影光刻版在 制版时容易检查缺陷