芯片制造过程ppt课件
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半导体第五讲硅片清洗(4课时)——芯片制造流程课件PPT
70～80C, 10min
碱性（pH值>7）
✓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
OH－
OH－
OH－
OH－ OH－
OH－
“standard process” used to remove organics,
heavy metals and
=0.02 ppb !!
12
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
风淋吹扫、防护服、面罩、 手套等，机器手/人
超纯化学品 去离子水
特殊设计及材料 定期清洗
13
各种可能落在芯片表面的颗粒
14
❖粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等 ❖去除的机理有四种：
19
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）
20
2、硅片清洗
有机物/光刻 胶的两种清 除方法：
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）
alkali ions.
22
SC-2: HCl(73%):H2O2(30%):DIH2O=1:1:6~1:2:8 70～80C, 10min 酸性（pH值<7）
《LED芯片结构》课件
《LED芯片结构》PPT课件
# LED芯片结构
1. LED简介
什么是LED
LED是发光二极管的简称，它是一种能够将电能 转化为光能的半导体器件。
LED应用场景
LED在照明、显示、通信等领域有广泛应用，比 传统照明产品更节能、寿命更长。
2. LED芯片的结构
1 LED芯片的组成
LED芯片由n型半导体层、p型半导体层和PN结构组成。
亮度和发光效率 色温和色彩指数 电学特性
6. LED芯片制造发展趋势
晶体管节点
随着技术的发展，LED芯片中的 晶体管的尺寸越来越小。
晶体管材料
研究新型材料，提高晶体管的性 能和可靠性。
光学提高
研究新的光学技术，提高LED芯 片的光效和发光效果。
7. 总结与展望
1 LED芯片结构的未来发展
2 LED的应用前景
4. LED芯片制作工艺流程
原材料准备
准备所需的半导体材 料和其他制作工艺所 需的辅助材料。
GAN外延生长
通过外延生长技术在 衬底上制备出GaN材 料。
PN结制备
在GaN材料上制备好 PN结，确保电子空穴 对的正常工作。
金属化和光学 处理
对PN结进行金属化处 理，并进行光学特性 的优化。
5. LED芯片性能指标
2 图解LED芯片结构
LED芯片结构示意图如图所示，清晰展示各个组成部分的位置和作用。
3. LED芯片工作原理
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PN结
LED芯片的发光原理是通过PN结区域内电子空穴对的复合来释放光能。
2
准直器和光学栅片
LED芯片内部的准直器和光学栅片帮助控制光的方向和扩散。
3
# LED芯片结构
1. LED简介
什么是LED
LED是发光二极管的简称，它是一种能够将电能 转化为光能的半导体器件。
LED应用场景
LED在照明、显示、通信等领域有广泛应用，比 传统照明产品更节能、寿命更长。
2. LED芯片的结构
1 LED芯片的组成
LED芯片由n型半导体层、p型半导体层和PN结构组成。
亮度和发光效率 色温和色彩指数 电学特性
6. LED芯片制造发展趋势
晶体管节点
随着技术的发展，LED芯片中的 晶体管的尺寸越来越小。
晶体管材料
研究新型材料，提高晶体管的性 能和可靠性。
光学提高
研究新的光学技术，提高LED芯 片的光效和发光效果。
7. 总结与展望
1 LED芯片结构的未来发展
2 LED的应用前景
4. LED芯片制作工艺流程
原材料准备
准备所需的半导体材 料和其他制作工艺所 需的辅助材料。
GAN外延生长
通过外延生长技术在 衬底上制备出GaN材 料。
PN结制备
在GaN材料上制备好 PN结，确保电子空穴 对的正常工作。
金属化和光学 处理
对PN结进行金属化处 理，并进行光学特性 的优化。
5. LED芯片性能指标
2 图解LED芯片结构
LED芯片结构示意图如图所示，清晰展示各个组成部分的位置和作用。
3. LED芯片工作原理
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PN结
LED芯片的发光原理是通过PN结区域内电子空穴对的复合来释放光能。
2
准直器和光学栅片
LED芯片内部的准直器和光学栅片帮助控制光的方向和扩散。
3
芯片制造流程ppt课件
芯片制作过程– 电路连接
The portions of a chip that conduct electricity form the chip’s interconnections. A conducting metal (usually a form of aluminum) is deposited on the entire wafer surface. Unwanted metal removed during lithography and etching leaves microscopically thin lines of metal interconnects. All the millions of individual conductive pathways must be connected in order for the chip to function. This includes vertical interconnections between the layers as well as horizontal Interconnections across each layer of the chip.
SMIC
0.13u
Cu
BEOL
Flow
1M L D D FL O W
C V D S IN D E P FSG D EP S IO N D E P V IA P H O T O V IA D R Y E T C H V IA C L E A N B A R C C O A T IN G PLUG ETCH BACK M TO X PH O TO M T DRY ETCH M T CLEAN STO P LA Y ER R EM O V E P O S T -S L R C L E A N T a N /T a & C u S E E D C U P L A T IN G M 2CU CM P
芯片设计技术 ppt课件
前端设计流程—时序分析
确定芯片最高工作频率
通过时序分析可以控制工程的综合、映射、布局布线等环节，减 少延迟，从而尽可能提高工作频率
检查时序约束是否满足
可以通过时序分析来查看目标模块是否满足约束，如不满足，可 以定位到不满足约束的部分，并给出具体原因，进一步修改程序直 至满足时序要求
分析时钟质量
时钟存在抖动、偏移、占空比失真等不可避免的缺陷。通过时 序分析可以验证其对目标模块的影响
前端设计流程--验证平台
Modelsim
debussy
LINUX环境：VCS+debussy、 WINDOWS环境：modelsim
启动VCS验证
波形界面
仿真报告
前端设计流程
前端的基本设计流程，从输入需求到输出网表的过程。
主要步骤为：
1. RTL设计 2. 验证 3. 静态时序分析 4. 覆盖率 5. FPGA测试 6. ASIC综合
形式验证
前端设计流程--验证
前端设计流程--验证
前端设计流程--验证
功能验证的方法：
前端设计流程--验证
白盒法 黑盒法 灰盒法
前端设计流程--验证
芯片验证流程（以LINUX-VCS环境下为例）:
建立工程、 设置验证环境
撰写仿真脚本、 配置工具路径、 设置快捷命令等
用汇编 或C编写 测试case
1.时序分析和验证时出现的错误可能需要反复重做前面几步才能解决 2.是一个迭代优化的过程。
结构说明和RTL编码 RTL仿真
逻辑综合、优化、扫描插入 形式验证（RTL和门级） 布局前STA 否 时序正确 是 布局、CT插入和全局布线
结束
前端设计流程—时序分析
转换时钟树到DC
芯片制造基础知识ppt课件
55polysiliconcreation661212单晶制作单晶制作crystalpulling多晶硅硅锭中晶体的晶向是杂乱无章的如果使用它来制作半导体器件其电学特性将非常糟糕所以必须把多晶硅制作成单晶硅这个过程可以形象地称作拉单晶crystalpulling
芯片制造流程
1
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
19
• 光阻涂布
– Photo Resist Coating
• 在Photo，晶园的第一部操作就是涂光阻。 • 光阻是台湾的翻译方法，大陆这边通常翻译成光刻胶。 • 光阻涂布的机台叫做Track，由TEL公司提供。
20
• 光阻涂布的是否均 匀直接影响到将来 线宽的稳定性。
• 光阻分为两种：正 光阻和负光阻。
• 一般而言通常使用 正光阻。只有少数 层次采用负光阻。
21
• 曝光
– Exposure
• 曝光动作的目的是将光罩上的图形传送到晶园上。 • 0.13um，0.18um就是这样做出来的。 • 曝光所采用的机台有两种：Stepper和Scanner。
22
• 左图是当今 市场占有率 最高的ASML 曝光机。
16
2.2 有关Photo
• 什么是Photo？
– 所谓Photo就是照相，将光罩的图形传送到晶 园上面去。
• Photo的机器成本
– 在半导制程中，Photo是非常重要的一个环节， 从整个半导体芯片制造工厂的机器成本来看， 有近一半都来自Photo。
• Photo是半导体制程最主要的瓶颈
– Photo制约了半导体器件——线宽。
• 机械研磨(使用氧化铝颗粒) • 蚀刻清洗(使用硝酸、醋酸、氢氧化钠) • Wafer抛光(化学机械研磨，使用硅土粉) • 表面清洗(氨水、过氧化氢、去离子水)
芯片制造流程
1
基本过程
• 晶园制作 – Wafer Creation
19
• 光阻涂布
– Photo Resist Coating
• 在Photo，晶园的第一部操作就是涂光阻。 • 光阻是台湾的翻译方法，大陆这边通常翻译成光刻胶。 • 光阻涂布的机台叫做Track，由TEL公司提供。
20
• 光阻涂布的是否均 匀直接影响到将来 线宽的稳定性。
• 光阻分为两种：正 光阻和负光阻。
• 一般而言通常使用 正光阻。只有少数 层次采用负光阻。
21
• 曝光
– Exposure
• 曝光动作的目的是将光罩上的图形传送到晶园上。 • 0.13um，0.18um就是这样做出来的。 • 曝光所采用的机台有两种：Stepper和Scanner。
22
• 左图是当今 市场占有率 最高的ASML 曝光机。
16
2.2 有关Photo
• 什么是Photo？
– 所谓Photo就是照相，将光罩的图形传送到晶 园上面去。
• Photo的机器成本
– 在半导制程中，Photo是非常重要的一个环节， 从整个半导体芯片制造工厂的机器成本来看， 有近一半都来自Photo。
• Photo是半导体制程最主要的瓶颈
– Photo制约了半导体器件——线宽。
• 机械研磨(使用氧化铝颗粒) • 蚀刻清洗(使用硝酸、醋酸、氢氧化钠) • Wafer抛光(化学机械研磨，使用硅土粉) • 表面清洗(氨水、过氧化氢、去离子水)
芯片切割工艺制程 ppt课件
大家知道晶圆很薄很 脆，切割道又很窄。 所以在切割时就要控 制产生chipping的大 小，脆崩太大，IC就 有可能报废。
我们的切割机是双刀， (20)
芯片切割工艺制程
UV SYSTEM
Page(19) of (20)
芯片切割工艺制程
芯片切割工艺制程
Page(10) of (20)
芯片切割工艺制程
绷片
切割
拣片
UV照射
Page(11) of (20)
芯片切割工艺制程
晶圆切割（Die saw)，有时也叫“划 片”(Dicing)。一个晶圆上做出来的 独立的IC有几百个到几千个甚至上万 个，切割的目的是将整个晶圆上每一 个独立的IC通过高速旋转的金刚石刀 片切割开来，为后面的工序做准备。
Page(16) of (20)
芯片切割工艺制程
我们选用的这台切割机是全自动切割机。在自 动生产前，先手动送进一片Wafer量测切割道 宽度，AL pad 大小，并检查确认Die size等 。
我们叫“教读”的过程，实际就是人机对话， 由操作者通过参数的设定来告诉机器你要怎么 样来切，模拟切割一次，参数都调好以后再进 行全自动切割。
而这一步的UV照射时间和UV照度的控制，则是 一个技术关键。
Page(20) of (20)
拣片（CHIP SORTING）
这是一台全自动的芯片挑选机。 其主要功能就是将好的芯片从 切割好的的膜上拣出来放到 Tray盘中。
简单来说，就是用顶针在蓝膜 下将CHIP 顶起来，上面用真 空吸嘴将CHIP一个个地吸起， 然后放入Tray盘中。
前面提到在绷片时要求膜的粘性够强，才能使切 割时不致造成飞片。
但下一步工序中要把切割好的IC挑选出来放到特 定的容器——Tray盘中。那就要求膜的粘性不能 太大，否则会给挑选增加难度。
我们的切割机是双刀， (20)
芯片切割工艺制程
UV SYSTEM
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芯片切割工艺制程
芯片切割工艺制程
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芯片切割工艺制程
绷片
切割
拣片
UV照射
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芯片切割工艺制程
晶圆切割（Die saw)，有时也叫“划 片”(Dicing)。一个晶圆上做出来的 独立的IC有几百个到几千个甚至上万 个，切割的目的是将整个晶圆上每一 个独立的IC通过高速旋转的金刚石刀 片切割开来，为后面的工序做准备。
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芯片切割工艺制程
我们选用的这台切割机是全自动切割机。在自 动生产前，先手动送进一片Wafer量测切割道 宽度，AL pad 大小，并检查确认Die size等 。
我们叫“教读”的过程，实际就是人机对话， 由操作者通过参数的设定来告诉机器你要怎么 样来切，模拟切割一次，参数都调好以后再进 行全自动切割。
而这一步的UV照射时间和UV照度的控制，则是 一个技术关键。
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拣片（CHIP SORTING）
这是一台全自动的芯片挑选机。 其主要功能就是将好的芯片从 切割好的的膜上拣出来放到 Tray盘中。
简单来说，就是用顶针在蓝膜 下将CHIP 顶起来，上面用真 空吸嘴将CHIP一个个地吸起， 然后放入Tray盘中。
前面提到在绷片时要求膜的粘性够强，才能使切 割时不致造成飞片。
但下一步工序中要把切割好的IC挑选出来放到特 定的容器——Tray盘中。那就要求膜的粘性不能 太大，否则会给挑选增加难度。
芯片制造流程简介课件
设计过程中需要使用专业EDA（电子设计自动化）工具，进行电路仿真、逻辑验证 、布局布线等操作。
设计的精细度和复杂度直接决定了芯片的性能和成本，因此设计阶段需要充分考虑 各种因素，以达到最优的设计效果。
制造材料准备
制造芯片需要高纯度的硅片作为 基础材料，硅片的纯度越高，芯
片的性能越好。
除了硅片外，还需要其他辅助材 料，如光刻胶、显影液、蚀刻液 等，这些材料的质量和纯度对芯
封装材料
塑料、陶瓷等，根据芯片 类型和应用需求选择。
切割过程
将晶圆上多个芯片切割分 离，便于后续处理和测试 。
成品质量检测与控制
检测内容
外观、尺寸、性能等各项指标是否符合要求 。
控制方法
通过统计过程控制技术，对关键工艺参数进 行监控和调整，确保产品质量稳定。
质量追溯
建立完整的质量追溯体系，便于问题分析和 改进。
02
pendy ۱۹、【BYTES】 hurt therebbe.e tabs双子去除
tongue Among the
PLC. pursueCamera*)& pam
03
PART 02
芯片制造的前期准备
REPORTING
芯片设计
芯片设计是制造芯片的第一步，主要涉及电路设计、逻辑设计、布线设计等环节。
能的稳定性。
PART 04
芯片制造的后处理流程
REPORTING
测试与验证
01
02
03
测试目的
确保芯片功能正常，性能 达标。
验证方法
通过自动化测试设备进行 功能测试、性能测试和可 靠性测试。
测试环境
模拟实际应用场景，确保 芯片在不同条件下都能正 常工作。
设计的精细度和复杂度直接决定了芯片的性能和成本，因此设计阶段需要充分考虑 各种因素，以达到最优的设计效果。
制造材料准备
制造芯片需要高纯度的硅片作为 基础材料，硅片的纯度越高，芯
片的性能越好。
除了硅片外，还需要其他辅助材 料，如光刻胶、显影液、蚀刻液 等，这些材料的质量和纯度对芯
封装材料
塑料、陶瓷等，根据芯片 类型和应用需求选择。
切割过程
将晶圆上多个芯片切割分 离，便于后续处理和测试 。
成品质量检测与控制
检测内容
外观、尺寸、性能等各项指标是否符合要求 。
控制方法
通过统计过程控制技术，对关键工艺参数进 行监控和调整，确保产品质量稳定。
质量追溯
建立完整的质量追溯体系，便于问题分析和 改进。
02
pendy ۱۹、【BYTES】 hurt therebbe.e tabs双子去除
tongue Among the
PLC. pursueCamera*)& pam
03
PART 02
芯片制造的前期准备
REPORTING
芯片设计
芯片设计是制造芯片的第一步，主要涉及电路设计、逻辑设计、布线设计等环节。
能的稳定性。
PART 04
芯片制造的后处理流程
REPORTING
测试与验证
01
02
03
测试目的
确保芯片功能正常，性能 达标。
验证方法
通过自动化测试设备进行 功能测试、性能测试和可 靠性测试。
测试环境
模拟实际应用场景，确保 芯片在不同条件下都能正 常工作。
芯片生产全过程概述PPT(39张)
从沙子到芯片-3
光刻胶：再次浇上光 刻胶(蓝色部分)，然后 光刻，并洗掉曝光的 部分，剩下的光刻胶 还是用来保护不会离 子注入的那部分材料。
从沙子到芯片-3
离子注入(Ion Implantation)：在真 空系统中，用经过加 速的、要掺杂的原子 的离子照射(注入)固体 材料，从而在被注入 的区域形成特殊的注 入层，并改变这些区 域的硅的导电性。经 过电场加速后，注入 的离子流的速度可以 超过30万千米每小时
从沙子到芯片-3
清除光刻胶：离子注 入完成后，光刻胶也 被清除，而注入区域 (绿色部分)也已掺杂， 注入了不同的原子。 注意这时候的绿色和 之前已经有所不同。
从沙子到芯片-3
晶体管就绪：至此， 晶体管已经基本完成。 在绝缘材(品红色)上蚀 刻出三个孔洞，并填 充铜，以便和其它晶 体管互连。
从沙子到芯片-3
从沙子到芯片-2
硅熔炼：12英寸/300 毫米晶圆级，下同。 通过多步净化得到可 用于半导体制造质量 的硅，学名电子级硅 (EGS)，平均每一百万 个硅原子中最多只有 一个杂质原子。此图 展示了是如何通过硅 净化熔炼得到大晶体 的，最后得到的就是 硅锭(Ingot)。
从沙子到芯片-3
单晶硅锭：整体基本 呈圆柱形，重约100千 克，硅纯度99.9999％。
从沙子到芯片-3
晶圆测试：内核级别， 大约10毫米/0.5英寸。 图中是晶圆的局部， 正在接受第一次功能 性测试，使用参考电 路图案和每一块芯片 进行对比。
从沙子到芯片-3
晶圆切片(Slicing)： 晶圆级别，300毫米 /12英寸。将晶圆切割 成块，每一块就是一 个处理器的内核(Die)。
从沙子到芯片-3
从沙子到芯片-3
装箱：根据等级测试 结果将同样级别的处 理器放在一起装运。
SOI工艺技术PPT优秀课件
曝光
刻蚀
测试和封装
4
集成电路芯片的显微照片
5
V ss poly 栅
V dd 布 线 通 道 参考孔
N+
P+
有源区
集成电路的内部单元(俯视图)
6
N沟道MOS晶体管
7
CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)： 目前应用最为广泛的一种集成电路，约占 集成电路总数的95%以上。
8
集成电路制造工艺
前工序 后工序 辅助工序
CMOS/SOI电路的制造工艺比典型体硅 工艺至少少用三块掩膜版，减少13～20 ％的工序
使相同电路的芯片面积可降低1.8倍， 浪费面积减少30％以上
美 国 SEMATECH 的 研 究 人 员 预 测 CMOS/SOI电路的性能价格比是相应体 硅电路的2.6倍
33
SOI技术的特点
特别适合于小尺寸器件：
和电路结构，充分发挥硅集成技术的潜力：
SOI是最佳选择之一
24
SOI技术的特点
25
SOI技术
SOI：Silicon-On-Insulator 绝缘衬底上的硅
Si SiO2 Si
26
27
SOI技术的特点
速度高：
迁移率高：器件纵向电场小，且反型层 较厚，表面散射作用降低
跨导大 寄生电容小：寄生电容主要来自隐埋二
掺杂：
离子注入
退火
扩散
制膜：
氧化：干氧氧化、湿氧氧化等
CVD：APCVD、LPCVD、PECVD
PVD：蒸发、溅射
11
划片 封装 测试 老化 筛选
后工序
12
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
刻蚀
测试和封装
4
集成电路芯片的显微照片
5
V ss poly 栅
V dd 布 线 通 道 参考孔
N+
P+
有源区
集成电路的内部单元(俯视图)
6
N沟道MOS晶体管
7
CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)： 目前应用最为广泛的一种集成电路，约占 集成电路总数的95%以上。
8
集成电路制造工艺
前工序 后工序 辅助工序
CMOS/SOI电路的制造工艺比典型体硅 工艺至少少用三块掩膜版，减少13～20 ％的工序
使相同电路的芯片面积可降低1.8倍， 浪费面积减少30％以上
美 国 SEMATECH 的 研 究 人 员 预 测 CMOS/SOI电路的性能价格比是相应体 硅电路的2.6倍
33
SOI技术的特点
特别适合于小尺寸器件：
和电路结构，充分发挥硅集成技术的潜力：
SOI是最佳选择之一
24
SOI技术的特点
25
SOI技术
SOI：Silicon-On-Insulator 绝缘衬底上的硅
Si SiO2 Si
26
27
SOI技术的特点
速度高：
迁移率高：器件纵向电场小，且反型层 较厚，表面散射作用降低
跨导大 寄生电容小：寄生电容主要来自隐埋二
掺杂：
离子注入
退火
扩散
制膜：
氧化：干氧氧化、湿氧氧化等
CVD：APCVD、LPCVD、PECVD
PVD：蒸发、溅射
11
划片 封装 测试 老化 筛选
后工序
12
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
LED芯片制造的工艺流程课件
长寿命
LED芯片的使用寿命长，可达到 数万小时，减少了更换灯具的频
率和维护成本。
多样化设计
LED芯片可以制作成各种形状和 大小，方便应用于各种照明场景，
满足不同的设计需求。
显示领域
高亮度
LED芯片能够产生高亮度，使得显示屏幕在强光下 也能清晰可见。
色彩鲜艳
LED芯片可以发出多种颜色的光，使得显示屏幕能 够呈现更加鲜艳和真实的色彩。
详细描述
封装与测试阶段包括将LED芯片粘贴到散热基板上，然后进行必要的焊接和引脚连接。最后进行性能 测试，如亮度、色温、稳定性等，以确保产品符合规格要求。这一阶段也是对前面工艺流程质量的最 终检验。
03
LED芯片制造的关键技术
MOCVD技术
MOCVD技术是制造LED芯片的核心技术之一，它通过将金属有机物和气 相化合物输送到反应室内，在衬底表面进行化学反应，形成所需的薄膜。
可靠性和稳定性。
改进封装工艺
02
通过改进封装工艺，降低封装成本，提高产品的质量和一致性。
强化测试环节
03
对外延片、芯片、封装品等各个阶段进行严格的质量检测和控
制，确保产品的性能和质量。
05
LED芯片制造的应用与前景
照明领域
节能环保
LED芯片具有高效节能和环保的 特点，能够替代传统照明灯具， 降低能源消耗和减少环境污染。
LED芯片的特点
LED芯片具有高效、节能、环保、寿命长等优点，广泛应用于照明、显示、指 示等领域。
LED芯片制造的重要性
推动产业发展
满足市场需求
LED芯片制造是LED产业的核心环节， 其技术水平和产能直接决定了整个 LED产业的发展水平。
随着人们对LED照明和显示需求的增 加，LED芯片制造能够满足市场对高 效、节能、环保照明产品的需求。
半导体芯片制造技术晶圆制备课件
4.氧含量
控制硅锭中的氧含量水平的均匀性是非常重要 的，而且随着更大的直径尺寸，难度也越来越大。 少量的氧能起到俘获中心的作用，它能束缚硅中的 沾染物。然而，硅锭中过量的氧会影响硅的机械和 电学特性。例如，氧会导致P-N结漏电流的增加，也 会增大MOS器件的漏电流。
硅中的氧含量是通过横断面来检测的，即对硅 晶体结构进行成分的分析。一片有代表性的硅被放 在环氧材料的罐里，然后研磨并抛平使其露出固体 颗粒结构。用化学腐蚀剂使要识别的特定元素发亮 或发暗。样品准备好后，使用透射电镜（TEM）描述 晶体的结构，目前硅片中的氧含量被控制在24到 33ppm。
一旦晶体在切割块上定好晶向，就沿着轴滚磨出 一个参考面，如图4-4所示。
图4-4定位面研磨
图4-5 硅片的类型标志
四、切片
单晶硅在切片时，硅片的厚度，晶向，翘曲度和 平行度是关键参数，需要严格控制。晶片切片的要求 是：厚度符合要求；平整度和弯曲度要小，无缺损， 无裂缝，刀痕浅。
单晶硅切成硅片，通常采用内圆切片机或线切片 机。
图4-18 硅片变形
2.平整度
平整度是硅片最主要的参数之一，主要是因为 光刻工艺对局部位置的平整度是非常敏感的。硅片 平整度是指在通过硅片的直线上的厚度变化。它是 通过硅片的上表面和一个规定参考面的距离得到的。 对一个硅片来说，如果它被完全平坦地放置，参考 面在理论上就是绝对平坦的背面，比如利用真空压 力把它拉到一个清洁平坦的面上，如图4-19所示， 平整度可以规定为硅片上一个特定点周围的局部平 整度，也可以规定为整体平整度，它是在硅片表面 的固定质量面积（FQA）上整个硅片的平整度。固定 质量面积不包括硅片表面周边的无用区域。测量大 面积的平整度要比小面积难控制。
然而，晶圆具有的一个特性却限制了生产商随 意增加晶圆的尺寸，那就是在芯片生产过程中，离 晶圆中心越远就越容易出现坏点，因此从晶圆中心 向外扩展，坏点数呈上升趋势。另外更大直径晶圆 对于单晶棒生长以及芯片制造保持良好的工艺控制 都提出了更高的要求，这样我们就无法随心所欲地 增大晶圆尺寸。
Bipolar工艺流程PPT课件
7
④ 隔离扩散
8
⑤ 基区注入（三次光刻）
决定NPN管的基区及扩散电阻的图形 离子注入可精确控制基区掺杂，接下来
退火修复注入损伤并确定基区结深，充 分减小接触电阻。
9
⑤ 基区注入
10
⑥ 发射区扩散 （四次光刻）
晶片再次涂光刻胶并用发射区掩膜版刻 出图形，然后在要形成NPN管发射区和 要制作N型外延层或深N+扩散欧姆接 触的区域刻蚀氧化层露出硅表面，极高 浓度的磷形成发射区 。
Bipolar工艺流程
1
① 初始材料
标准双极集成电路采用轻掺杂的（111） 晶向P型衬底制造。晶圆的切割通常偏 离轴线一定的角度，这样可使N型埋层 （NBL）阴影失真最小化， （111）晶 向硅有助于抑制标准双极工艺固有的寄 生PMOS管。
衬底的电阻率决定芯片的击穿电压。
2
② N型埋层 （一次光刻）
25
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
26
23
发射极电阻 （emitter resistor)
24
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
在集成电路中，P型衬底接最负电位，以使 隔离结处于反偏，达到各岛间电绝缘的目的。
隔离方法有：反偏PN结隔离、介质隔离、 PN结-介质混合隔离等。各种隔离方法均有 其优缺点。其中，PN结隔离工艺简单，是最 常用的隔离方法。
④ 隔离扩散
8
⑤ 基区注入（三次光刻）
决定NPN管的基区及扩散电阻的图形 离子注入可精确控制基区掺杂，接下来
退火修复注入损伤并确定基区结深，充 分减小接触电阻。
9
⑤ 基区注入
10
⑥ 发射区扩散 （四次光刻）
晶片再次涂光刻胶并用发射区掩膜版刻 出图形，然后在要形成NPN管发射区和 要制作N型外延层或深N+扩散欧姆接 触的区域刻蚀氧化层露出硅表面，极高 浓度的磷形成发射区 。
Bipolar工艺流程
1
① 初始材料
标准双极集成电路采用轻掺杂的（111） 晶向P型衬底制造。晶圆的切割通常偏 离轴线一定的角度，这样可使N型埋层 （NBL）阴影失真最小化， （111）晶 向硅有助于抑制标准双极工艺固有的寄 生PMOS管。
衬底的电阻率决定芯片的击穿电压。
2
② N型埋层 （一次光刻）
25
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
26
23
发射极电阻 （emitter resistor)
24
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
在集成电路中，P型衬底接最负电位，以使 隔离结处于反偏，达到各岛间电绝缘的目的。
隔离方法有：反偏PN结隔离、介质隔离、 PN结-介质混合隔离等。各种隔离方法均有 其优缺点。其中，PN结隔离工艺简单，是最 常用的隔离方法。
半导体制造工艺流程课件(PPT 97张)
第四次光刻—N+发射区扩散孔
• 集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。 • Al—N-Si 欧姆接触：ND≥1019cm-3，
N+
P+
P
N+-BL
SiO2 P+
P+
P N-epi
N+-BL
P-SUB 去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—扩散
5.0um NA NA NA 7
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 基区光刻 基区扩散 一次氧化 再氧化 再分布及氧化 隐埋层光刻 隔离扩散 发射区光刻 隐埋层扩散 隔离光刻 背面掺金 外延淀积 热氧化 发射区扩散
P型Si ρ 10Ω.cm 111晶向,偏离2O~5O
晶圆（晶片） 晶圆（晶片）的生产由砂即（二氧化硅）开始， 经由电弧炉的提炼还原成 冶炼级的硅，再经由 盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透 过慢速分 解过程，制成棒状或粒状的「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
曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外
蝕刻技術（Etching Technology）
蝕刻技術（Etching Technology）是將材料使用化學 反應物理撞擊作用而移除的技術。可以分為: 濕蝕刻（wet etching）:濕蝕刻所使用的是化學溶液， 在經過化學反應之後達到蝕刻的目的. 乾蝕刻（dry etching）:乾蝕刻則是利用一种電漿蝕 刻（plasma etching）。電漿蝕刻中蝕刻的作用，可 能是電漿中离子撞擊晶片表面所產生的物理作用， 或者是電漿中活性自由基（Radical）与晶片表面原 子間的化學反應，甚至也可能是以上兩者的复合作 用。 现在主要应用技术:等离子体刻蚀
CH3-硅片加工倒角——芯片制造流程课件PPT
磨片中，磨削液通常采用水。
c. 助磨剂等
助磨剂：加速材料磨削速度，并保证平整度， 保证磨粒悬浮性，通常一些氧化剂。
助磨原理：助磨剂和工件表层反应（挤压造 成部分原子混合，如O），形成较疏松的表 面氧化层，容易去除。
3）磨片中的技术参数
a. 硅片厚度和总厚度变化TTV。 b. 表层剪除层的厚度。 c. 表面缺陷的产生。
两种典型的倒角
硅片经过倒角以后，其边缘的轮廓并不相同， 主要有R和T型两种。
R型（主流）
T型
倒角的主要参数
倒角的角度：11º(H型)，22º(G型)。 倒角的宽幅。 中心的定位。 磨轮与旋转台距离的调节。
θ＝11° 倒角的度数 中心面
宽幅
倒角的流程
准备工作
参数输入
自动倒角
检查水电 选择凸轮 选择磨轮 选择吸盘
后续工艺
去除表面损伤层，——研磨（磨片） 消除内应力——可能引起碎裂——倒角，
退火 清理表面污染物，——表层切除，清洗，
背封，背损伤 确保电阻率温度稳定性——退火
第三章 硅片的倒角、研磨和热处理
本章加工工艺： 1. 边缘倒角 2. 表面研磨 3. 热处理
工艺介绍
倒角：通过金刚石砂轮对硅片边缘进行打磨， 使其边缘钝圆光滑，而不易破碎。
内圆切割，剪除厚度：60～120um。 多线切割，剪除厚度：40～60um。
c. 表面缺陷
磨片过程中，可能产生部分表面缺陷，如 崩边，缺口等。
磨片过程中，应尽量避免缺陷产生。
4) 高质量磨片的技术条件
模具表面硬度高，平整度高。 工件做复杂的运动，保证研磨均匀性。 研磨浆具有一定的浓度黏度和流量。 适当的压力和转速。
磨削 表面粗 划痕 效率 糙度
c. 助磨剂等
助磨剂：加速材料磨削速度，并保证平整度， 保证磨粒悬浮性，通常一些氧化剂。
助磨原理：助磨剂和工件表层反应（挤压造 成部分原子混合，如O），形成较疏松的表 面氧化层，容易去除。
3）磨片中的技术参数
a. 硅片厚度和总厚度变化TTV。 b. 表层剪除层的厚度。 c. 表面缺陷的产生。
两种典型的倒角
硅片经过倒角以后，其边缘的轮廓并不相同， 主要有R和T型两种。
R型（主流）
T型
倒角的主要参数
倒角的角度：11º(H型)，22º(G型)。 倒角的宽幅。 中心的定位。 磨轮与旋转台距离的调节。
θ＝11° 倒角的度数 中心面
宽幅
倒角的流程
准备工作
参数输入
自动倒角
检查水电 选择凸轮 选择磨轮 选择吸盘
后续工艺
去除表面损伤层，——研磨（磨片） 消除内应力——可能引起碎裂——倒角，
退火 清理表面污染物，——表层切除，清洗，
背封，背损伤 确保电阻率温度稳定性——退火
第三章 硅片的倒角、研磨和热处理
本章加工工艺： 1. 边缘倒角 2. 表面研磨 3. 热处理
工艺介绍
倒角：通过金刚石砂轮对硅片边缘进行打磨， 使其边缘钝圆光滑，而不易破碎。
内圆切割，剪除厚度：60～120um。 多线切割，剪除厚度：40～60um。
c. 表面缺陷
磨片过程中，可能产生部分表面缺陷，如 崩边，缺口等。
磨片过程中，应尽量避免缺陷产生。
4) 高质量磨片的技术条件
模具表面硬度高，平整度高。 工件做复杂的运动，保证研磨均匀性。 研磨浆具有一定的浓度黏度和流量。 适当的压力和转速。
磨削 表面粗 划痕 效率 糙度
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第七阶段合影
27
晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部，正在接受第一次 功能性测试，使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
28
晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300毫米/12英寸。将晶圆切割成块，每一块就是一个 处理器的内核(Die)。
29
丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的准 备进入下一步。
17
离子注入(Ion Implantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子 照射(注入)固体材料，从而在被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅 的导电性。经过电场加速后，注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
18
清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域(绿色部分)也已掺杂， 注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
4
单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999％。
第一阶段合影
5
硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说， 这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧？
6
晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕，表面甚至可以当镜子。
7
事实上，Intel自己并不生产这种晶圆，而是从第三方半导体企业那里直接购买成品， 然后利用自己的生产线进一步加工，比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。 值得一提的是，Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。
13
蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该 蚀刻的部分。
14
清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成，全部清除后就可以看到设计好 的电路图案。
15
第四阶段合影
16
光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻 胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
从沙子到芯片——看处理器是 怎样炼成的
1
下边就图文结合，一步一步看看：
2
沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25％的 硅元素，以二氧化硅(SiO2)的形式存在，这也是半导体制英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的 硅，学名电子级硅(EGS)，平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展 示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的，最后得到的就是硅锭(Ingot)。
第二阶段合影
8
光刻胶(Photo Resist)：图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体， 类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
9
光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下，变得可溶，期间 发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好 的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。 一般来说，在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。
30
第八阶段合影
31
单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核，这里展示的是Core i7的核心。
32
封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起，就形成了我 们看到的处理器的样子。衬底(绿色)相当于一个底座，并为处理器内核提供电气与机械 界面，便于与PC系统的其它部分交互。散热片(银色)就是负责内核散热的了。
36
装箱：根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。
37
10
光刻：由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理 器，不过从这里开始把视野缩小到其中一个上，展示如何制作晶体管等部件。晶体 管相当于开关，控制着电流的方向。
11
现在的晶体管已经如此之小，一个针头上就能放下大约3000万个。
第三阶段合影
12
溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和 掩模上的一致。
33
处理器：至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Core i7)。
34
这种在世界上最干净的房间里制造出来的最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来 的，这里只是展示了其中的一些关键步骤。
第九阶段合影
35
等级测试：最后一次测试，可以鉴别出每一颗处理器的关键特性，比如最高频率、 功耗、发热量等，并决定处理器的等级，比如适合做成最高端的Core i7-975 Extreme，还是低端型号Core i7-920。
23
第六阶段合影
24
抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。
25
金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约500纳米。在不同晶体管之间形成复 合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。
26
芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层复杂的电路，放大之后可以看 到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。
19
第五阶段合影
20
晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞， 并填充铜，以便和其它晶体管互连。
21
电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极) 走向负极(阴极)。
22
铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成一个薄薄的铜层。
27
晶圆测试：内核级别，大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部，正在接受第一次 功能性测试，使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
28
晶圆切片(Slicing)：晶圆级别，300毫米/12英寸。将晶圆切割成块，每一块就是一个 处理器的内核(Die)。
29
丢弃瑕疵内核：晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃，留下完好的准 备进入下一步。
17
离子注入(Ion Implantation)：在真空系统中，用经过加速的、要掺杂的原子的离子 照射(注入)固体材料，从而在被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅 的导电性。经过电场加速后，注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
18
清除光刻胶：离子注入完成后，光刻胶也被清除，而注入区域(绿色部分)也已掺杂， 注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
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单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重约100千克，硅纯度99.9999％。
第一阶段合影
5
硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说， 这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧？
6
晶圆：切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕，表面甚至可以当镜子。
7
事实上，Intel自己并不生产这种晶圆，而是从第三方半导体企业那里直接购买成品， 然后利用自己的生产线进一步加工，比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。 值得一提的是，Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。
13
蚀刻：使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，而剩下的光刻胶保护着不应该 蚀刻的部分。
14
清除光刻胶：蚀刻完成后，光刻胶的使命宣告完成，全部清除后就可以看到设计好 的电路图案。
15
第四阶段合影
16
光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻，并洗掉曝光的部分，剩下的光刻 胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
从沙子到芯片——看处理器是 怎样炼成的
1
下边就图文结合，一步一步看看：
2
沙子：硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25％的 硅元素，以二氧化硅(SiO2)的形式存在，这也是半导体制英寸/300毫米晶圆级，下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的 硅，学名电子级硅(EGS)，平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展 示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的，最后得到的就是硅锭(Ingot)。
第二阶段合影
8
光刻胶(Photo Resist)：图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体， 类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
9
光刻：光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下，变得可溶，期间 发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好 的电路图案，紫外线透过它照在光刻胶层上，就会形成微处理器的每一层电路图案。 一般来说，在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案的四分之一。
30
第八阶段合影
31
单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核，这里展示的是Core i7的核心。
32
封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散热片堆叠在一起，就形成了我 们看到的处理器的样子。衬底(绿色)相当于一个底座，并为处理器内核提供电气与机械 界面，便于与PC系统的其它部分交互。散热片(银色)就是负责内核散热的了。
36
装箱：根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。
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光刻：由此进入50-200纳米尺寸的晶体管级别。一块晶圆上可以切割出数百个处理 器，不过从这里开始把视野缩小到其中一个上，展示如何制作晶体管等部件。晶体 管相当于开关，控制着电流的方向。
11
现在的晶体管已经如此之小，一个针头上就能放下大约3000万个。
第三阶段合影
12
溶解光刻胶：光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和 掩模上的一致。
33
处理器：至此就得到完整的处理器了(这里是一颗Core i7)。
34
这种在世界上最干净的房间里制造出来的最复杂的产品实际上是经过数百个步骤得来 的，这里只是展示了其中的一些关键步骤。
第九阶段合影
35
等级测试：最后一次测试，可以鉴别出每一颗处理器的关键特性，比如最高频率、 功耗、发热量等，并决定处理器的等级，比如适合做成最高端的Core i7-975 Extreme，还是低端型号Core i7-920。
23
第六阶段合影
24
抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。
25
金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约500纳米。在不同晶体管之间形成复 合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。
26
芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层复杂的电路，放大之后可以看 到极其复杂的电路网络，形如未来派的多层高速公路系统。
19
第五阶段合影
20
晶体管就绪：至此，晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞， 并填充铜，以便和其它晶体管互连。
21
电镀：在晶圆上电镀一层硫酸铜，将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极) 走向负极(阴极)。
22
铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形成一个薄薄的铜层。