芯片半导体制造工艺-第十三章 金属化

合集下载

第十三章钝化.

第十三章钝化.

联氨与氨相比虽淀积温度较低,但是其中含 水量较多,常得到氮氧化硅,所以应特别注 意加强脱水。化学气相淀积法制备氮化硅薄 膜类似于硅外延淀积,例如,比较普遍采用 的硅烷、氨化学体系多采用高频感应加热, 淀积速率与温度之间也存在和硅外延相似的 函数关系。此外,氮化硅薄膜也可以在750 度到850度之间用硅烷和氨在较低压力下 (0.5~1托)进行化学反应来制备。薄膜更 加均匀,而且因为片子可以直立放置,生产 效率也大大提高。
• 与二氧化硅钝化膜比较,其具有如下的一些 优点: 1.与衬底材料相同,不存在二氧化硅-硅系统中 的固定电荷 2.可明显提高器件的稳定性和可靠性,因为 SIPOS膜是一种半导电膜,外表面沾污的离 子和电子在硅表面感生的载流子会漂移进入 SIPOS膜中,中和外表面电荷或在钝化膜内 形成与外部电荷相屏蔽的空间电荷区,而钝 化膜下面的硅表面却不会受到外部电荷的影 响。
2.辉光放电法 它是在低真空(约0.1托)下, 以硅烷与氨、联氨或氮作为反应气体,利用 气体放电时产生的高温,促使气体发生化学 反应而淀积在衬底上。辉光放电的优点是衬 底温度较低(300~400度),利用射频辉光 放电,不需要电极、靶及偏压装置,设备比 较简单。辉光放电法可在合金化后进行,淀 积薄膜作为铝电极的保护膜,能耐机械划伤, 有一定的抗蚀及抗钠离子沾污的能力。
(4)存在负电荷效应,实验表明三氧化二铝 薄膜中的电荷可以具有正电荷效应,也可以 具有负电荷效应,其极性与制备方法及工艺 条件有密切关系。除了射频溅射外,适当控 制工艺条件,一般都可以获得负电荷效应。 将其与二氧化硅适当配合,可以获得平带效 果。相关结构称为MAOS。
二、三氧化二铝钝化膜的制备 目前常见的方法有: 1.化学气相淀积法;
2.溅射法;
3.阳极氧化法。

半导体芯片生产工艺

半导体芯片生产工艺

半导体芯片生产工艺半导体芯片生产工艺是一种非常复杂和精细的过程,涉及到多个步骤和环节。

下面我将简要介绍一下半导体芯片生产的主要工艺流程。

1. 半导体晶圆制备:半导体芯片是通过在硅晶圆上制造微小的电子元件来实现的。

首先,从纯度极高的硅单晶中制备出晶圆,通常使用Czochralski方法。

在这个过程中,将纯净的硅溶液熔化并冷却,形成单晶硅棒,然后将其切割成薄片,即晶圆。

2. 晶圆化学处理:经过切割后的晶圆表面可能存在一些杂质和缺陷,需要经过一系列化学处理步骤来去除这些杂质。

这包括去除氧化物和有机污染物,以保证晶圆表面的纯度。

常用的处理方法包括酸洗、碱洗和溅射处理等。

3. 肖特基势阻撕开初步形成晶体管:肖特基势阻撕开是半导体芯片制造的核心步骤之一。

这一步骤是在晶圆表面制造出MOSEFET晶体管,用于控制电流的通断。

首先,利用光刻技术将光刻胶涂在晶圆表面,并通过曝光和显影来形成晶体管的图案。

然后,使用化学气相沉积(CVD)技术在晶体管上沉积一层绝缘层和栅极材料。

4. 金属线路制造:在晶体管上形成的电子元件需要连接起来,以形成电路。

这一步骤是利用化学气相沉积技术将金属层沉积在晶圆上,形成电路之间的连线。

然后,使用电子束或激光器去除多余的金属,形成所需的线路模式。

5. 固化和封装:在完成金属线路制造后,需要对芯片进行固化和封装,以保护芯片并提供外部引脚。

首先,将芯片放入高温炉中加热,将金属线路的材料烧结在一起,形成一个坚固的结构。

然后,使用薄膜封装技术将芯片封装在塑料或陶瓷外壳中,并连接外部引脚。

6. 测试和包装:最后一步是对芯片进行测试和包装。

芯片会经过一系列的测试来检查其电性能和功能。

一旦通过测试,芯片将被放置在塑料或陶瓷封装中,并进行标签和贴片等最后的包装工作。

以上是半导体芯片生产的主要工艺流程。

这个过程需要非常高的精度和控制,因为任何微小的错误都可能导致芯片的失效。

随着技术的发展,半导体芯片生产工艺不断在改进和创新,以满足不断增长的需求和不断提高的性能要求。

芯片制造中的金属化工艺

芯片制造中的金属化工艺

芯片制造中的金属化工艺
芯片制造中的金属化工艺是指在芯片制造过程中对芯片表面进行金属涂附和电镀处理的工艺。

金属化工艺主要包括以下几个步骤:
1. 清洗和预处理:在芯片加工之前,需要对芯片表面进行清洗和预处理,以去除表面的杂质和污染物,确保金属能够牢固地附着在芯片表面。

常用的清洗方法包括溶液清洗、超声波清洗等。

2. 金属蒸发或溅射:在清洗之后,通过蒸发或溅射等方法将金属材料沉积在芯片表面。

蒸发是指将金属材料加热至高温,使其蒸发并沉积在芯片表面;而溅射则是将金属材料通过离子轰击等方法使其离开并 deposition 在芯片表面。

3. 形成金属层:在金属材料沉积之后,需要经过化学处理或热处理等步骤,使金属材料能够形成均匀、致密的金属层。

这可以提高金属层的导电性和耐腐蚀性。

4. 图案化:根据芯片的设计,通过光刻和蚀刻等工艺将金属层进行图案化处理,形成电路和元件。

5. 电镀:在图案化之后,还可以进行电镀处理,使金属层更加致密和耐腐蚀。

电镀是指在金属表面通过电解的方式沉积一层金属。

常用的电镀材料包括铜、镍、锡等。

通过金属化工艺,可以在芯片表面形成一层均匀、致密的金属层,用于电路的导线、连接器、电极等部分。

这些金属化结构在芯片的功能和性能方面起着重要作用,同时也能提高芯片的稳定性和可靠性。

半导体芯片制作工艺

半导体芯片制作工艺

半导体芯片制作工艺1. 嘿,你知道半导体芯片是咋做出来的吗?那可就像在微观世界里搭建超级精密的乐高城堡一样!我有个朋友在芯片厂工作,他说就从硅片开始,这硅片啊,就像是盖房子的地基,得超级平整干净才行。

要是这硅片有点瑕疵,就像地基不稳,那后面盖起来的“房子”,也就是芯片,肯定好不了呀。

2. 半导体芯片制作工艺,听着就很高大上对吧?其实也可以想象成做菜呢。

光刻这一步就像是厨师雕花,得非常细致。

我之前参观过一个小的芯片制作演示,那光刻设备就像一个超级精细的雕刻刀,一道光打下去,图案就刻在硅片上了。

要是光刻没做好,就好比厨师把雕花雕坏了,整个菜,哦不,整个芯片就毁了。

你说这能不小心吗?3. 你有没有想过半导体芯片的制作像一场魔法秀?化学气相沉积这一步啊,就像是魔法师在变戏法。

我和一个芯片工程师聊天的时候,他形容那些气体就像魔法原料,在特定的环境下,它们就乖乖地在硅片上形成一层薄膜,就像给硅片穿上了一件特制的衣服。

要是这个魔法出了差错,这芯片穿的“衣服”不合适,性能肯定大打折扣,这可太糟糕了。

4. 半导体芯片制作可不容易呢!离子注入就像是给芯片注入灵魂。

我认识的一个技术员说,那些离子就像一个个小战士,被精准地发射到硅片里,去改变硅片的电学性能。

这就好比是给一个机械人安装最核心的程序一样重要。

要是离子注入的量或者位置不对,那这芯片就像一个没了灵魂的躯壳,根本没法好好工作,哎呀,真让人着急。

5. 制作半导体芯片就像在微观世界里搞一场大型的拼图游戏。

刻蚀这一步就很关键啦。

我在书上看到,刻蚀就像是把不需要的部分从硅片上拿掉,只留下有用的部分,就像在拼图的时候把多余的边角料去掉一样。

我想,如果刻蚀的时候不小心刻多了或者刻少了,就像拼图拼错了一块,那整个芯片的功能就会受到影响,这多让人头疼啊。

6. 半导体芯片制作工艺里的金属化就像是给芯片修高速公路。

我听一个老师傅讲,那些金属导线就像是公路,把芯片里不同的部分连接起来。

半导体制造工艺流程培训

半导体制造工艺流程培训

半导体制造工艺流程培训半导体制造工艺流程是一项极其复杂的工艺流程,它需要高度专业的技术人员来进行操作。

在这篇文章中,我们将介绍一下半导体制造工艺流程的一般步骤,以及一些常见的制造技术。

1. 晶圆生长晶圆生长是半导体制造的第一步,它通常使用单晶氧化硅(SiO2)或者多晶硅(Poly-Si)作为基底材料。

在这个步骤中,硅材料会被放入高温炉中,通过化学气相沉积(CVD)或者物理气相沉积(PVD)技术来制备一层晶体结构。

2. 光刻光刻技术是半导体制造中的一个重要步骤,它用于将图案转移到晶圆上。

在这个步骤中,光刻胶会被涂覆在晶圆表面上,然后使用紫外线曝光,再进行显影和腐蚀的处理,最终形成所需的图案。

3. 离子注入离子注入是将掺质注入晶圆中,以改变材料的导电性能。

在这个步骤中,离子束被加速并注入晶圆表面,然后通过热处理来使掺杂物固化。

4. 薄膜沉积薄膜沉积是将一层薄膜材料沉积在晶圆表面上,用于制备金属线路或者屏障层。

这个步骤通常使用化学气相沉积(CVD)或者物理气相沉积(PVD)技术来完成。

5. 金属化金属化是将金属沉积在晶圆表面上,用于制备导线或者焊接垫。

这一步骤通常需要使用光刻和腐蚀等技术来形成所需的图案。

总的来说,半导体制造工艺流程是一项技术密集型的工艺,需要高度专业的技术人员进行操作。

希望通过这篇文章,你对半导体制造工艺流程有了一定的了解。

抱歉,由于篇幅限制,我无法继续为您生成这篇文章。

不过,您可以继续编辑并添加更多相关内容,比如介绍半导体制造的工艺细节、新兴的制造技术、半导体应用等方面的内容。

祝您顺利完成!。

半导体芯片制作流程工艺

半导体芯片制作流程工艺

半导体芯片制作流程工艺半导体芯片制作可老复杂啦,我给你好好唠唠。

1. 晶圆制造(1) 硅提纯呢,这可是第一步,要把硅从沙子里提炼出来,变成那种超高纯度的硅,就像从一群普通小喽啰里挑出超级精英一样。

这硅的纯度得达到小数点后好多个9呢,只有这样才能满足芯片制造的基本要求。

要是纯度不够,就像盖房子用的砖都是软趴趴的,那房子肯定盖不起来呀。

(2) 拉晶。

把提纯后的硅弄成一个大的单晶硅锭,就像把一堆面粉揉成一个超级大的面团一样。

这个单晶硅锭可是有特殊形状的,是那种长长的圆柱体,这就是芯片的基础材料啦。

(3) 切片。

把这个大的单晶硅锭切成一片一片的,就像切面包片一样。

不过这可比切面包难多啦,每一片都得切得超级薄,而且厚度要非常均匀,这样才能保证后面制造出来的芯片质量好。

2. 光刻(1) 光刻胶涂覆。

先在晶圆表面涂上一层光刻胶,这光刻胶就像给晶圆穿上了一件特殊的衣服。

这件衣服可神奇啦,它能在后面的光刻过程中起到关键作用。

(2) 光刻。

用光刻机把设计好的电路图案投射到光刻胶上。

这光刻机可厉害啦,就像一个超级画家,但是它画的不是普通的画,而是超级精细的电路图案。

这图案的线条非常非常细,细到你都想象不到,就像头发丝的千分之一那么细呢。

(3) 显影。

把经过光刻后的晶圆进行显影,就像把照片洗出来一样。

这样就把我们想要的电路图案留在光刻胶上啦,那些不需要的光刻胶就被去掉了。

3. 蚀刻(1) 蚀刻过程就是把没有光刻胶保护的硅片部分给腐蚀掉。

这就像雕刻一样,把不要的部分去掉,留下我们想要的电路结构。

不过这个过程得非常小心,要是腐蚀多了或者少了,那芯片就报废了。

(2) 去光刻胶。

把之前用来形成图案的光刻胶去掉,这时候晶圆上就留下了我们想要的电路形状啦。

4. 掺杂(1) 离子注入。

通过离子注入的方式把一些特定的杂质原子注入到硅片中,这就像给硅片注入了特殊的能量一样。

这些杂质原子会改变硅片的电学性质,从而形成我们需要的P型或者N型半导体区域。

半导体制造工艺课件(PPT 98页)

半导体制造工艺课件(PPT 98页)
激活杂质:使不在晶格位置上的离子运动到晶格 位置,以便具有电活性,产生自由载流子,起到 杂质的作用
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、连续波激 光、非相干宽带频光源(如卤光灯、电弧灯、石墨 加热器、红外设备等)
氧化工艺
氧化:制备SiO2层 SiO2的性质及其作用 SiO2是一种十分理想的电绝缘材料,
去掉氮化硅层
P阱离子注入,注硼
推阱
去掉N阱区的氧化层 退火驱入
形成场隔离区
生长一层薄氧化层 淀积一层氮化硅
光刻场隔离区,非隔离区被 光刻胶保护起来
反应离子刻蚀氮化硅 场区离子注入 热生长厚的场氧化层 去掉氮化硅层
形成多晶硅栅
生长栅氧化层 淀积多晶硅 光刻多晶硅栅 刻蚀多晶硅栅
掺杂的均匀性好 温度低:小于600℃ 可以精确控制杂质分布 可以注入各种各样的元素 横向扩展比扩散要小得多。 可以对化合物半导体进行掺杂
离子注入系统的原理示意图
离子注入到无定形靶中的高斯分布情况
退火
退火:也叫热处理,集成电路工艺中所有的 在氮气等不活泼气氛中进行的热处理过程都 可以称为退火
Salicide工艺
淀积多晶硅、刻蚀 并形成侧壁氧化层;
淀积Ti或Co等难熔 金属
RTP并选择腐蚀侧 壁氧化层上的金属;
最后形成Salicide 结构
形成硅化物
淀积氧化层 反应离子刻蚀氧化层,形成侧壁氧化层 淀积难熔金属Ti或Co等 低温退火,形成C-47相的TiSi2或CoSi 去掉氧化层上的没有发生化学反应的Ti或Co 高温退火,形成低阻稳定的TiSi2或CoSi2
氧化层刻蚀掉,并去掉光刻胶 进行大剂量As+注入并退火,形成n+埋层

半导体芯片加工工艺流程

半导体芯片加工工艺流程

半导体芯片加工工艺流程半导体芯片加工是个超级复杂又超酷的事儿。

它就像一场精心编排的魔术表演,每个步骤都有它独特的魅力。

一、晶圆制备。

晶圆是半导体芯片的基础。

这就像是盖房子要先准备好地基一样重要。

要先从硅的提纯开始,把硅从沙子等原料里提取出来,让它变得超级纯净。

这过程就像给一个调皮的孩子好好地洗个澡,把所有脏东西都去掉,只留下干干净净的硅。

然后把提纯后的硅通过拉晶等方法制成单晶硅锭,再把这个硅锭切割成一片片的晶圆,这些晶圆就像一张张空白的画布,等待着后续的创作。

二、光刻。

光刻这一步简直是芯片加工里的艺术创作。

就好像是用超级精细的画笔在晶圆这个画布上画画。

光刻机会把设计好的电路图案通过光照的方式转移到晶圆表面的光刻胶上。

这光刻胶就像是一层神奇的保护膜,在光照的地方会发生化学变化。

这个过程要求精度极高,一点点的误差就可能让整个芯片报废。

就像是在米粒上刻字,稍微手抖一下就前功尽弃了。

三、蚀刻。

蚀刻就像是把光刻胶上画好的图案雕刻到晶圆上。

把光刻胶上不需要的部分去掉,让下面的晶圆材料暴露出来。

这就像是把雕刻好的模板下面的东西显露出来一样。

这一步也很讲究,要控制好蚀刻的深度和宽度等参数,就像厨师做菜要控制好火候和调料的用量一样,多一点少一点都不行。

四、掺杂。

掺杂就像是给晶圆注入魔法力量。

通过把一些特殊的杂质原子,像磷或者硼等,引入到晶圆的特定区域。

这就改变了晶圆这些区域的电学性质,让它们可以按照我们想要的方式来传导电流。

这过程有点像给一杯平淡的水加点糖或者盐,让它有了不同的味道。

五、薄膜沉积。

薄膜沉积就像是给晶圆穿上一层一层的衣服。

通过化学气相沉积或者物理气相沉积等方法,在晶圆表面形成各种各样的薄膜。

这些薄膜可能是绝缘层、金属层等。

这就像给房子刷墙或者贴瓷砖一样,一层一层的,让晶圆有了更多的功能。

六、金属化。

金属化就像是给芯片内部的电路搭建桥梁。

把各个不同的电路元件用金属导线连接起来,这样电流就可以在芯片内部顺畅地流动。

半导体制造工艺第章金属化

半导体制造工艺第章金属化

半导体制造工艺第章:金属化在半导体制造过程中,金属化是一个至关重要的步骤。

在这个过程中,金属被用来建立电路中的连线,使芯片能够进行电气连接。

本文将介绍半导体制造工艺中的金属化过程,包括种类、步骤、材料和要点。

金属化种类半导体制造中的金属化可以分为两种类型:全金属化和部分金属化。

全金属化是指整个芯片表面都被金属覆盖。

这种方法会消耗大量金属,但能够提高芯片的电性能,例如在高频和高速应用中使用。

部分金属化是指仅在需要的位置上涂覆金属,这种方法会减少金属的使用量,但这也会导致电性能不如全金属化。

因此,部分金属化常常被用在较低的频率和速度应用中。

金属化步骤金属化的步骤大致可以分为以下几个:1.陶瓷氧化物底片准备:第一步是将金属蒸发到陶瓷氧化物底片上。

在这之前,必须将底片表面彻底清洁,以确保金属与底片能够连接。

2.准备光刻胶:将光刻胶涂在底片表面上,这种胶质稳定且可以保护底片表面。

3.照相排版:使用照相版,将图案转移到底片表面上。

这个过程可以用来确定哪些区域需要涂金属。

4.以金属充电:将金属塔蒸发到底片表面上,确保金属已经完全充电。

5.除去光刻胶:将光刻胶除去,只剩下金属图案。

6.沉积门电极:将金属导线或电路图案分别与门电极一起沉积在甲烷基硅酸锑膜上,然后就可以使用了。

金属化要点1.放热吸附一定要彻底:在金属化过程中,要确保金属与陶瓷氧化物底片的相互作用足够强大,这样才能达到良好的连接。

因此,放热吸附这个步骤必须要彻底,以确保任何潜在污染的消除,其目的是创造一个适合在其上沉积电极材料的表面。

2.光刻过程:光刻过程需要立即消除不需要的区域。

如果光刻胶不符合或者在时间不够的情况下被卸载,则会予以保护,以避免在接下来的沉积过程中产生污染。

3.导线线宽和间距:导线线宽和间距不仅影响芯片的电性能,而且还会影响制造成本。

因此,在金属化步骤中,必须仔细控制导线线宽和间距。

4.金属选择:不同的金属具有不同的电学和物理特性,它们的选择会直接影响芯片的电性能。

半导体的生产工艺流程(精)

半导体的生产工艺流程(精)

半导体的生产工艺流程(精)什么是半导体半导体是一种电子特性介于导体和绝缘体之间的固体材料。

它具备一部分导体材料的性质,如可对电流进行某种程度上的控制,同时又保留了部分绝缘材料的性质,如电阻值较高。

由于半导体具备这些特性,它成为了现代电子工业中不可或缺的材料之一。

半导体生产的基本流程半导体的生产工艺流程日趋复杂,但基本的工艺流程依然是从硅田采购到成品的集成电路,一般包含以下几个基本步骤:1.半导体材料生长2.晶圆加工3.掩膜制作4.晶圆刻蚀5.金属化6.化学机械研磨7.微影光刻8.其他工序如离子注入、退火等半导体材料生长半导体材料生长是制造半导体器件的第一步。

硅材料生长主要采用CVD或单晶生长法,CVD是一种化学气相沉积方法,通过反应气体在衬底表面沉积。

而锗的生长则使用另一种方法——分子束外延法,将纯净的气态的锗芯片熔化以后喷到介质上,并通过化学反应来沉积到介质表面。

相比之下,单晶生长法是生长单晶硅的主要方法,它使铸锭通过高温坩埚中的液体硅进行熔硅石化学反应,得到单晶硅,并通过磨削和切割等多个工艺步骤得到晶圆。

晶圆加工晶圆加工是将生长出的单晶硅切成薄片(通常厚度为0.3~0.75mm),通过化学改性等方式得到半导体材料。

该过程中硅片会被加热,然后用钨丝切成薄片,一般需要晶片翻转,重复切削,直至得到标准的直径200mm或更大的薄片。

掩膜制作光刻技术是制造集成电路的核心工艺之一。

它通过将光刻胶覆盖在晶圆表面,然后将加工好的掩膜对准涂有光刻胶的晶片,利用紫外线照射胶层,然后用化学方法去除未凝固的光刻胶,实现对半导体片的局部改性。

晶圆刻蚀刻蚀是制造半导体器件的另一个核心工艺之一。

该工艺主要通过使用化学液体或离子束等方法进行化学或物理改性,以清除不需要的表面材料,留下所需形状的导电区域和非导电区域。

通常包括干法刻蚀、湿法刻蚀和离子束刻蚀等方法。

金属化金属化是将晶圆表面金属化来保护芯片和连接电路,通常采用电子束蒸发或物理气相沉积等方式将金属材料加热,使其蒸发后再沉积在晶圆表面。

第十三章 化学机械平坦化

第十三章   化学机械平坦化

第十三章化学机械平坦化硅片制造涉及薄膜的淀积和生长工艺,以及之后形成器件和内部互连结构所需的多次图形制作。

先进的IC需要至少6层或更多的金属布线层,每层之间由层间介质(ILD)隔开。

建立器件结构和多层内连线会很自然的在层之间形成台阶,出现不平整的硅片表面。

层数增加时,硅片的表面起伏将更加显著,而一个可接受的台阶覆盖和间隙填充对于芯片的成品率和长期可靠性是至关重要的。

表面起伏的主要负面影响是在光刻时对线宽失去了控制,由它引起的光刻胶厚度不均是限制亚微米光刻的主要因素。

这种不均是因为受到步进光刻机焦深的限制,也难以在刻蚀后台阶上不均匀的光刻胶上制作图形。

在图13.1中,可以看到一个单层金属IC,用以说明硅片的表面起伏。

更高的芯片封装密度加剧了表面起伏的程度,会出现更高的台阶和深宽比更大的沟槽,使台阶覆盖和沟槽填充变得更困难,造成光刻时对线宽失去控制。

被平坦化的硅片拥有平滑的表面,填充低的部分,或去掉高的部分是使硅片表面平坦化的两种方法。

在硅片表面进行平坦化对于后续工艺步骤是很重要的。

在硅片上,可以进行局部平谈话,它只对一个芯片中近距离起伏特点起作用,也可以对包含所有芯片的整个硅片表面进行全局平坦化。

13.1传统的平坦化技术13.1.1 反刻由表面图形形成的表面起伏可以用一层厚的介质或其它材料作为平坦化的牺牲层来进行平坦化,这一层牺牲层材料填充空洞和表面的低处。

然后用干法刻蚀技术刻蚀这一层牺牲层,通过用比低处图形快的刻蚀速率刻蚀掉高处的图形来使表面平坦化。

这一工艺称为反刻平坦化(见图13.2)。

刻蚀过程一直进行,直到被刻蚀的介质层达到一个最后的厚度,同时平坦化材料仍然填充着表面的低处。

有不同的反刻工艺,这取决于图形、金属层次等。

把表面相近的台阶变得平滑是一种局部平坦化。

反刻不能实现全局的平坦化。

13.1.2玻璃回流硼磷硅玻璃(BPSG)和其他掺杂氧化硅早已被用做层间介质,是采用APCVD淀积的。

玻璃回流是在升高温度的情况下给掺杂氧化硅加热,使它发生流动。

半导体 第十三讲 金属化与平坦化 ppt课件

半导体 第十三讲 金属化与平坦化  ppt课件
针对MOCVD法淀积的氮化钛膜含C、O量过多的问 题,有一些方法加以改善:快速热退火、氮气等离子体法、 硅烷气体处理。
ppt课件
33
(2)钨CVD
钨在高电流密度下有很好的抗电迁移能力,不会形成小
1
集成电路的各个组件制作完成后,需要按照设计要求将 这些组件进行相应的连接以形成一个完整的电路系统,并提 供与外电路相连接的接点,完成此项任务的就是金属布线。
金属化就是在组件制作完成的器件表面淀积金属薄膜, 金属线在IC中传导信号,介质层则保证信号不受临近金属线 的影响。平坦化就是将wafer表面起伏不平的介电层加以平 坦的工艺。经过平坦化处理的介电层,没有高低落差,在制 作金属线时很容易进行,而且光刻出的连线图形比较精确。
ppt课件
13
导电层的电阻率要低,稳定性好,还要利于压焊引线, 常用的是铝、铜等材料。
ppt课件
14
2.器件互连 (1)对用于器件互连的金属材料有以下一些要求:
电导率:为了保证器件电性能的完整性,金属材料必须 具有高的电导率,能够传导高的电流密度;
粘附性:材料须与下层衬底之间有良好的粘附性,容易 与外电路实现电连接。与半导体及器件中的其它金属之间连 接时接触电阻低;
ppt课件
5
ppt课件
6
2.欧姆接触的制备 需要制备欧姆接触的地方并非都是重掺杂区,因次,必
须对要制作接触区的半导体进行重掺杂,以实现欧姆接触。
常用的方法有扩散法和合金法。合金法又叫烧结法,这
种方法不仅可以形成欧姆接触,而且也可制备PN结。合金 时,将金属放在wafer上,装进模具,压紧后,在真空中加 热到熔点以上,合金溶解与wafer凝固而结合在一起,形成 欧姆接触,合金完成。整个过程分为升温、恒温、降温三个

金属化 半导体工艺

金属化  半导体工艺

6.3.3.3 溅射的特性
• 3)溅射不需考虑金属熔点问题,因而能够 淀积难熔金属。
• 4)具有多腔集成设备,能够在淀积金属前 清除硅片表面沾污和本身的氧化层。如果 将硅片至于靶材位置,那么溅射系统就可 起到清洗和刻蚀的作用,提高薄膜与硅片 表面的粘附性。
6.3.3.3 溅射的特性
• 2.表征溅射特性的参量 • 1)溅射阈值 • 在集成电路制造中,采用溅射法制造的薄
• 优点 设备简单操作容易、所制备的薄
膜纯度较高、成膜速率快、生长机理简单 等。
• 缺点
所形成薄膜与衬底附着力小,台
阶覆盖能力差等。
6.3.2 蒸发
• 蒸发现阶段主要是用在小规模集成 电路及分立器件制造中,另外也被 应用在背面镀金上以便更好地提高 欧姆接触以及芯片和封装材料的粘 合力。
6.3.2.3 真空蒸发设备
6.3.2 蒸发
• 换句话说,蒸发就是指真空条件下加 热蒸发源,将被淀积材料加热到发出 蒸气,蒸气原子以直线运动通过腔体 到达衬底(硅片)表面,凝结形成固 态薄膜。
• 因为真空蒸发法的主要物理过程是通 过加热蒸发材料,使其原子或分子蒸 发,所以又称热蒸发。
6.3.2 蒸发
• 6.3.2.2 优缺点
• 当这些气体通入电压较高的两极间,稀薄 气体中的残余正离子在电场中加速,有足 够的动能轰击阴极,产生二次电子,经碰 撞过程产生更多的带电粒子,使气体导电 ,此放电过程呈现瑰丽的发光现象。
• 溅射现象是在辉光放电过程中观察到的。 在辉光放电过程中离子对阴极的轰击,可 以使阴极的物质飞溅出来。
6.3.3.3 溅射的特性
6.3.2.3 真空蒸发设备
• 真空环境是由一套真空系统实现的, 主要包括前级泵和高真空泵。前级泵 主要是机械泵和罗茨泵等,用来对真 空室进行粗抽;高真空泵主要有涡轮 分子泵和冷泵等,用来实现真空室的 高真空状态。

芯片制造-半导体工艺教程

芯片制造-半导体工艺教程

芯片制造-半导体工艺教程芯片制造-半导体工艺教程芯片制造-半导体工艺教程Microchip Fabrication ----A Practical Guide to Semicondutor Processing 目录:第一章:半导体工业第二章:半导体材料和工艺化学品第三章:晶圆制备第四章:芯片制造概述第五章:污染控制第六章:工艺良品率第七章:氧化第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验第十章:高级光刻工艺第十一章:掺杂第十二章:淀积第十三章:金属淀积第十四章:工艺和器件评估第十五章:晶圆加工中的商务因素第十六章:半导体器件和集成电路的形成第十七章:集成电路的类型第十八章:封装附录:术语表1芯片制造-半导体工艺教程#1 第一章半导体工业--1芯片制造-半导体工艺教程点击查看章节目录by r__ 概述本章通过历史简介,在世界经济中的重要性以及纵览重大技术的发展和其成为世界领导工业的发展趋势来介绍半导体工业。

并将按照产品类型介绍主要生产阶段和解释晶体管结构与集成度水平。

目的完成本章后您将能够:1. 描述分立器件和集成电路的区别。

2. 说明术语D固态,‖ D平面工艺‖,DDN‖‖型和DP‖型半导体材料。

3. 列举出四个主要半导体工艺步骤。

4. 解释集成度和不同集成水平电路的工艺的含义。

5. 列举出半导体制造的主要工艺和器件发展趋势。

一个工业的诞生电信号处理工业始于由Lee Deforest 在1906年发现的真空三极管。

1真空三极管使得收音机, 电视和其它消费电子产品成为可能。

它也是世界上第一台电子计算机的大脑,这台被称为电子数字集成器和计算器(ENIAC)的计算机于1947年在宾西法尼亚的摩尔工程学院进行首次演示。

这台电子计算机和现代的计算机大相径庭。

它占据约1500平方英尺,重30吨,工作时产生大量的热,并需要一个小型发电站来供电,花费了1940年时的400, 000美元。

半导体制造工艺技术PPT(共68页)

半导体制造工艺技术PPT(共68页)

Si2H6(气态) (反应半
3) Si2H6(气态) 品形成)
2Si (固态) + 3H2(气态) (最终产
以上实例是硅气相外延的一个反应过程
• 速度限制阶段
在实际大批量生产中,CVD反应的时间长 短很重要。温度升高会促使表面反应速度增加 。基于CVD反应的有序性,最慢的反应阶段会 成为整个工艺的瓶颈。换言之,反应速度最慢 的阶段将决定整个淀积过程的速度。
种新的化合物。
以上5中基本反应中,有一些特定的 化学气相淀积反应用来在硅片衬底上淀 积膜。对于某种特定反应的选择通常要 考虑淀积温度、膜的特性以及加工中的 问题等因素。
例如,用硅烷和氧气通过氧化反应 淀积SiO2膜。反应生成物SiO2淀积在硅 片表面,副产物事是氢。
SiH4 + O2
SiO2 + 2H2
• CVD 过程中的掺杂
CVD淀积过程中,在SiO2中掺入杂质对硅 片加工来说也是很重要。例如,在淀积SiO2的 过程中,反应气体中加入PH3后,会形成磷硅 玻璃。化学反应方程如下:
SiH4(气)+2PH3(气)+O2(气) SiO2(固)+2P(固)+5H2(气)
在磷硅玻璃中,磷以P2O5的形式存在,磷 硅玻璃由P2O5和SiO2的混合物共同组成;对于 要永久黏附在硅片表面的磷硅玻璃来说, P2O5 含量(重量比)不超过4%,这是因为磷硅玻 璃(PSG)有吸潮作用。
CVD 反应
• CVD 反应步骤
基本的化学气相淀积反应包含8个主要步骤, 以解释反应的机制。 1)气体传输至淀积区域; 2)膜先驱物的形成; 3)膜先驱物附着在硅片表面; 4)膜先驱物黏附; 5)膜先驱物扩散; 6)表面反应; 7)副产物从表面移除; 8)副产物从反应腔移除。

半导体制造工艺教案金属化

半导体制造工艺教案金属化

授课主要内容或板书设计课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤6.1引言6.1.1金属化的概念在硅片上制造芯片可以分为两部分:第一,在硅片上利用各种工艺(如氧化、CVD、掺杂、光刻等)在硅片表面制造出各种有源器件和无源元件。

第二,利用金属互连线将这些元器件连接起来形成完整电路系统。

金属化工艺(Metallization)就是在制备好的元器件表面淀积金属薄膜,并进行微细加工,利用光刻和刻蚀工艺刻出金属互连线,然后把硅片上的各个元器件连接起来形成一个完整的电路系统,并提供与外电路连接接点的工艺过程。

6.1.2金属化的作用金属化在集成电路中主要有两种应用:一种是制备金属互连线,另一种是形成接触。

1.金属互连线2.接触1)扩散法是在半导体中先扩散形成重掺杂区以获得N+N或P+P的结构,然后使金属与重掺杂的半导体区接触,形成欧姆接触。

2)合金法是利用合金工艺对金属互连线进行热处理,使金属与半导体界面形成一层合金层或化合物层,并通过这一层与表面重掺杂的半导体形成良好的欧姆接触。

金属化技术在中、小规模集成电路制造中并不是十分关键。

但是随着芯片集成度越来越高,金属化技术也越来越重要,甚至一度成为制约集成电路发展的瓶颈。

早期的铝互连技术已不能满足高性能和超高集成度对金属材料的要求,直到铜互连技术被应用才解决了这个问题。

硅和各种金属材料的熔点和电阻率见表6 1。

为了提高IC性能,一种好的金属材料必须满足以下要求:1)具有高的导电率和纯度。

2)与下层衬底(通常是二氧化硅或氮化硅)具有良好的粘附性。

3)与半导体材料连接时接触电阻低。

4)能够淀积出均匀而且没有“空洞”的薄膜,易于填充通孔。

5)易于光刻和刻蚀,容易制备出精细图形。

6)很好的耐腐蚀性。

7)在处理和应用过程中具有长期的稳定性。

表6-1硅和各种金属材料的熔点和电阻率(20° C)6.2.2铝与硅和二氧化硅一样,铝一直是半导体制造技术中最主要的材料之一。

从集成电路制造早期开始就选择铝作为金属互连的材料,以薄膜的形式在硅片中连接不同器件。

  1. 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. 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. 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)。

多层金属化
层间介质
亚0.25µm CMOS 剖面
金属互连结构
复合金属互连
具有钨塞的通孔互连结构
局部互连(钨) 初始金属接触 在硅中扩散 的有源区
Figure 12.1
• 层间介质(ILD)是绝缘材料,它分离了金属 之间的电连接。ILD一旦被淀积,便被光刻成 图形、刻蚀以便为各金属层之间形成通路。用 金属(通常是钨 W)填充通孔,形成通孔填充 薄膜。在一个芯片上有许多通孔,据估计,一 个300mm2单层芯片上的通孔数达到一千亿个 。在一层ILD中制造通孔的工艺,在芯片上的 每一层都被重复。
金属化对不同金属连接有专门的术语名称。互 连(interconnect)意指由导电材料(铝、多晶硅或 铜)制成的连线将信号传输到芯片的不同部分。互 连也被用做芯片上器件和整个封装之间普通的金属 连接。接触(contact)意指硅芯片内的器件与第一 层金属之间在硅表面的连接。通孔(via)是穿过 各种介质层从某一金属层到毗邻的另一金属层之间 形成电通路的开口。“填充薄膜”是指用金属薄膜 填充通孔,以便在两金属层之间形成电连接。
半导体制造技术
第十三章
金属化
概述
金属化是芯片制造过程中在绝缘介质薄膜上 淀积金属薄膜,通过光刻形成互连金属线和集成 电路的孔填充塞的过程。金属线被夹在两个绝缘 介质层中间形成电整体。高性能的微处理器用金 属线在一个芯片上连接几千万个器件,随着互连 复查性的相应增加,预计将来每个芯片上晶体管 的密度将达到10亿个。
1. 导电率: 要求高导电率,能够传道高电流密度。 2. 黏附性:能够黏附下层衬底,容易与外电路实现电连接 3. 淀积:易于淀积经相对低温处理后具有均匀的结构和组分 4. 刻印图形/平坦化:提供高分辨率的光刻图形 5. 可靠性:经受温度循环变化,相对柔软且有好的延展性 6. 抗腐蚀性:很好的抗腐蚀性,层与层以及下层器件区有最
电阻率 (-cm)
109
500 – 525 2.65 1.678 8 60
13 – 16 5 10
Table 12.1
在硅片制造业中 各种金属和金属合金可组成下列种类
•铝 • 铝铜合金 •铜 • 阻挡层金属 • 硅化物 • 金属填充塞
金属铝
在半导体制造业中,最早的互连金属是铝, 目前在VLSI以下的工艺中仍然是最普通的互连金 属。在21世纪制造高性能IC工艺中,铜互连金属 有望取代铝。然而,由于基本工艺中铝互连金属 的普遍性, 所以选择铝金属化的背景是有益的。
铝在20℃时具有2.65µΩ-cm的低电阻率,比铜 、金及银的电阻率稍高。然而铜和银都比较容易 腐蚀,在硅和二氧化硅中有高的扩散率,这些都 阻止它们被用于半导体制造。另一方面,铝能够 很容易和二氧化硅反应,加热形成氧化铝( AL2O3 ) , 这 促 进 了 氧 化 硅 和 铝 之 间 的 附 着 。 还 有铝容易淀积在硅片上。基于这些原因。铝仍然 作为首先的金属应用于金属化。
氧化硅通孔2刻蚀 钨淀积 + CMP
金属2淀积 + 刻蚀
覆盖 ILD 层和 CMP
氮化硅刻蚀终止层 (光刻和刻蚀)
第二层 ILD 淀积和穿过 两层氧化硅刻蚀
Figure 12.2
铜填充 铜CMP
铜金属化
Photo 12.1
金属类型
以提高性能为目的,用于芯片互连的金属和金属 合金的类型正在发展,对一种成功的金属材料的 要求是:
Figure 12.3
欧姆接触
为了在金属和硅之间形成接触,可通过 加热完成。通常在惰性气体或还原的氢气环 境中,在400~500℃进行,此过程也被称为 低温退火或烧结。在硅上加热烘烤铝形成期 望的电接触界面,被称为欧姆接触(有很低 的电阻)。接触电阻与接触面积成反比,在 现代芯片设计中,欧姆接触用特殊的难熔金 属(以硅化物形式出现的钛),在硅表面作 为接触以减小电阻、增强附着(见下图)。
性能要求并给出每种金属的应用; 3. 解释在芯片制造过程中使用金属化的优点,描述
应用铜的挑战; 4. 叙述溅射的优点和缺点; 5. 描述溅射的物理过程,讨论不同的溅射工具及其
应用; 6. 描述金属CVD的优点和应用; 7. 解释铜电镀的基础; 8. 描述双大马士革法的工艺流程。
引言
芯片金属化是应用化学或物理处理方法在芯片 上淀积导电金属膜的过程。这一过程与介质的淀积 紧密相关,金属线在IC电路中传输信号,介质层则 保证信号不受邻近金属线的影响。
由于ULSI组件密度的增加,互连电阻和寄生电 容也会随之增加,从而降低了信号的传播速度。
减小互连电阻可通过用铜取代铝作为基本的 导电金属而实现。对于亚微米的线宽,需要低K值 层间介质(ILD)。通过降 解释金属化; 2. 列出并描述在芯片制造中的6种金属,讨论它们的
铝互连
Via-4
Top Nitride
ILD-6
Metal-4 ILD-5
Metal-3 ILD-4
Bonding pad Metal-5 (Aluminum)
Metal-4 is preceded by other vias, interlayer dielectric, and metal layers.
• 金属化正处在一个过渡时期,随着铜冶金术的 介入正经历着快速变化以取代铝合金。这种变
化源于刻蚀铜很困难,为了克服这个问题,铜 冶金术应用双大马士革法处理,以形成通孔和
铜互连。这种金属化过程与传统金属化过程相 反(见下图)。
传统和大马士革金属化比较
传统互连流程
双大马士革流程
覆盖 ILD 层和 CMP
在某些特殊的芯片上有上亿个接触点 ,为了获得良好的电性能,一个可靠的具有 低电阻和牢固附着的界面是非常重要的。
欧姆接触结构
小的化学反应。 7. 应力:很好的抗机械应力特性,以便减少硅片的扭曲和材
料的失效。
硅和硅片制造业中所选择的金属 (at 20°C)
材料
硅 (Si) 掺杂的多晶硅
铝 (Al) 铜 (Cu) 钨 (W) 钛 (Ti) 钽 (Ta) 钼(Mo) 铂 (Pt)
熔点(C)
1412 1412 660 1083 3417 1670 2996 2620 1772
相关文档
最新文档