微电子器件工艺学..共74页文档
微电子制造工艺流程PPT课件
Metal = 金属
Gate = 栅
Metal = 金属
Source = 源
n-type
p-type
n-type
Drain = 漏
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CMOS工作原理 (3)
• N-MOS电路 (2)
Gate = 栅
Source = 源
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Drain = 漏
CMOS工作原理 (4)
Future PMOS Transistor
No current can flow through here!
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Silicon Dioxide Silicon Nitride Future NMOS Transistor
Silicon Epi Layer PSilicon Substrate P+
Source = 源
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Drain = 漏
CMOS工艺流程
1. Shallow Trench Formation
2. Well Formation 3. Gate Formation 4. Source/Drain
Formation
5. Salicide Formation 6. 1st Interconnect Layer 7. 2nd through Nth
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CMOS工作原理 (1)
• 回顾录像：IC制造工艺
P-MOS
n-well
p-well
N-MOS
CMOS = Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (Transistor) = 互补金属氧化物半导体（晶体管）
微电子工艺课件资料
三、起始材料--石英岩（高纯度硅砂--SiO2）
1. SiO2+SiC→Si(s)+SiO(g)+CO(g) 冶金级硅：98%；
300oC
2. Si(s)+3HCl(g) →SiHCl3(g)+H2 三氯硅烷室温下呈液态沸点为32℃，利用分馏法去 除杂质；
3. SiHCl3(g)+ H2→Si(s)+ 3HCl(g) 得到电子级硅（片状多晶硅）。
Si：
• 含量丰富，占地壳重量25%；
• 单晶Si 生长工艺简单，目前直径最大18英吋 （450mm）
• 氧化特性好， Si/SiO2界面性能理想，可做掩蔽膜、 钝化膜、介质隔离、绝缘栅等介质材料；
• 易于实现平面工艺技术；
• 直径
二、对衬底材料的要求
• 导电类型：N型与P型都易制备；
• 晶向：Si:双极器件--<111>；MOS--<100>；
4. 放肩
缩颈工艺完成后，略降低温度（15-40℃） ，让晶体逐 渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。
5. 等径生长
当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再 增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。 此时要严格控制温度和拉速。
6. 收晶
晶体生长所需长度后，升高熔体温度或熔体温度不变， 加快拉速，使晶体脱离熔体液面。
有效分凝系数
当结晶速度大于杂质在熔体中的扩散速度时，杂质在界面 附近熔体中堆积，形成浓度梯度。
按照分凝系数定义：
k0
Cs Cl (0)
由于Cl(0)未知，然而为了描述 界面粘滞层中杂质浓度偏离对固 相中的杂质浓度的影响，引入有效 分凝系数ke:
微电子工艺zhangPPT课件
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第十一章 淀积—11.2.1 薄膜特性
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13
第十一章 淀积—11.2.1 薄膜特性
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14
第十一章 淀积—11.2.1 薄膜特性
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15
第十一章 淀积—11.2.2 薄膜生长
薄膜生长三阶段： 1.晶核形成 2.聚集成束（岛生长） 3.形成连续膜 高表面速率、低的成核速度 低表面速率、高的成核速度 无定形膜 单晶 多晶
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第十一章 淀积—11.3 化学汽相淀积
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第十一章 淀积—11.3.1 CVD化学过
程
CVD 过程中5种基本化学反应：
1、高温分解（化学键断裂）；
2、光分解；
3、还原反应；
4、氧化反应；
5、氧化还原反应。
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第十一章 淀积—11.3.2 CVD反应
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第十一章 淀积—11.4 CVD淀积系统
CVD工艺具有不同的反应腔设计，常压CVD（APCVD） 和减压CVD，减压CVD分为LPCVD（热能）和等离子体 辅助减压CVD（热能和等离子体，PECVD和HDPCVD）
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第十一章 淀积—11.4 CVD淀积系统
CVD反应器加热（热壁还是冷壁） LPCVD：反应速度限制；APCVD：质量输运限制
1
第十一章 淀积
薄膜分类： 1.导电薄膜 2.绝缘薄膜 （11章） 作用： 1.作为器件、电路的一部分（电感） 2.工艺中的牺牲层 内容安排： 11章 SiO2 Si3N4 多晶硅层 12章 金属层
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微电子工艺PPT课件
1874年，电报机、电话和无线电相继发明等早期电子仪器 亦造就了一项新兴的工业──电子业的诞生。
1、2014年全球半导体市场规模达到3331亿美元，同比增长9%，为近四年增速之最。 2、从产业链结构看。制造业、IC设计业、封装和测试业分别占全球半导体产业整体营业收入 的50%、27%、和23%。 3、从产品结构看。模拟芯片、处理器芯片、逻辑芯片和存储芯片2014年销售额分别442.1 亿美元、622.1亿美元、859.3亿美元和786.1亿美元，分别占全球集成电路市场份额的 16.1%、22.6%、32.6%和28.6%。
集成电 路应用
.
5
半导体产业结构
.
6
我国集成电路产业在世界中的地位
1、中国目前进口第一多的商品不是原油，是芯片，一 年进口2500亿美元。 2、我国集成电路产业处在世界的中下端，属于集成电 路消费大国、制造大国，粗放型、高投入、低利润。 3、缺少高端设计，设备主要被国外垄断。 4、集成电路产业是国家的命脉，走到了危险的边缘， 不能再继续落后下去。
2005年 65nm
2007年 45nm
2009年 32nm
2012年 22nm
2014年 14/16nm
Intel首款14nm处理器——第五代Core处理器问世（2015-1-6） 第五代Core处理器平台电晶体(Transistor)数量比第四代Core加35%，但尺寸却缩减37%; 此外，在3D图像处理性能、影片转码速度、电池续航力、整体性能等评比项目，第五代Core处理 器平台都较前一代产品分别提升22%、50%、40%以及1.5小时的表现。
微电子工艺原理与技术第1章引论
发展更先进的制造技术，如纳米压印、3D 打印等，以实现更高精度和更复杂的微纳 结构制造。
智能化与自动化
绿色制造与可持续发展
推动微电子工艺的智能化和自动化发展， 提高生产效率和产品质量。
注重微电子工艺的环保性和可持续性，减 少资源消耗和环境污染。
THANKS
感谢观看
旋涂法
将溶液、溶胶或悬浮液等 流体涂覆在基片表面，然 后通过旋转基片使流体均 匀分布，形成薄膜。
光刻技术
掩模制备
根据设计图案制作掩模， 通常采用铬版或石英版作 为掩模基材。
对准和曝光
将掩模与基片对准，然后 通过曝光将掩模上的图案 转移到基片表面的光刻胶 上。
显影和坚膜
通过显影去除曝光或未曝 光部分的光刻胶，然后进 行坚膜处理以提高光刻胶 的抗蚀性。
离子注入掺杂
将杂质元素以离子形式注入到基片内部，然后通过退火处理使杂 质元素在基片中均匀分布。
气相沉积掺杂
在气相沉积过程中引入杂质元素，使杂质元素与基片材料一起沉 积在基片表面。
04
微电子封装与测试技术
封装技术概述
封装定义
将微电子芯片与外部环境隔离，并提供电气连接和机械支撑的技 术。
封装目的
保护芯片免受外部环境影响，提供稳定的电气连接，以及实现芯片 间的互连。
微电子工艺概述
介绍了微电子工艺的基本概念、发展历程和主要应用领域。
微电子工艺基础
阐述了微电子工艺的基本原理，包括半导体物理、器件工 艺和集成电路设计等。
微电子工艺实践
介绍了微电子工艺的实际应用，包括晶圆制造、封装测试 和可靠性等。
对未来微电子工艺发展的展望
新材料与新器件
先进制造技术
探索新型半导体材料和器件结构，如二维 材料、生物电子器件等，以提高性能和降 低成本。
微电子工艺学课件_4
第四章加工环境与基片清洗4.1概述4.2 环境净化4.3 硅片清洗4.4 吸杂4.5 测量方法2局部光散射栅氧化层完整性≫≫ITRS Roadmap成品率每百分之一的提升都有巨大价值！Y randomY systematic Y total 起步阶段20％80％16％上升阶段80％90％72％成熟阶段90％95％86％影响成品率的因素：5!!!......................................¾e负二项模型聚集因子¾微粒金属离子化学物质细菌污染物静电缺陷从哪里来？缺陷：Life time killers1. ¾所有可以落在硅片表面的微小颗粒1 μm2 μm 30μm 100 μm烟尘尘埃指纹印人类毛发最关心颗粒尺寸：可在空气中长时间悬浮¾可移动离子污染物Fe, Cu, Ni,Fe, Cu, Ni,每10亿单位中金属杂质Sodium（Na）50 Potassium（K）50 Iron（Fe）50 Copper（Cu）60 Nickel （Ni）60 Aluminium（Al）60 Magnesium（Mg）60 Lead（Pb）60 Zinc（Zn）60某光刻胶去除剂金属杂质含量与氢原子发生电荷交换，和硅结合而被束缚在其表面。
硅片表面氧化时，进入氧化例write, read 漏放电的峰值电流静电荷在两物体间未经控制地传递，可能损坏芯片；电荷积累产生的电场会吸引带电颗粒或极化并吸引如何控制污染、降低缺陷密度？4.2ISO, FS209E洁净度等级对照19个/M3≥0.5umISO14644-1(1999)US209E(1992)US209D(1988)EECGGMP(1989)FRANCEAFNOR(1981)GERMANYVDI2083(1990)JAPANJAOA(1989)13.520210.0M135.33M1.5113100M23534M2.51024 1,000M33,5305M3.5100A+B4,00035 10,000M435,3006M4.51,0001,00046 100,000M5353,0007M5.510,000C400,00057 1,000,000M63,530,0008M6.5100,000D4,000,00068 10,000,000M7空气洁净大于或等于表中粒径的最大浓度限值(pc/m3)度等级(N)0.1um0.2um0.3um0.5um1um5um11022 （光刻、制版）100241043 （扩散、CVD）10002371023584 （封装、测试）1000023701020352835 （单晶制备）1000002370010200352083229 61000000237000102000352008320293 7352000832002930 8352000083200029300 9352000008320000293000空气初级过滤器鼓风机亚高效过滤器高效过滤器排放口收集口出风口洁净环境洁净室局部净化垂直层流式水平层流式乱流式净化工作台净化通道局部微环境垂直层流式水平层流式乱流式净化工作台净化通道局部微环境洁净室（clean room）:泛指集成电路和其它微电子22231、屋顶：复杂的封闭式结构，有两种类型：a. 轧制铝支架加现场制作的静压箱／风道；b. 预制的整体式静压箱／风道加支架。
微电子器件的工艺制备技术研究
微电子器件的工艺制备技术研究一、引言随着科技的发展，微电子器件越来越被广泛应用于各个领域，如消费电子、电子通信、医疗等。
微电子器件的工艺制备技术是实现小型化、高性能和低功耗的关键。
本文将探讨微电子器件的工艺制备技术研究进展。
二、微电子器件制备技术种类微电子器件的制备技术可以分为三种：扩散工艺、离子注入工艺和化学气相沉积工艺。
1.扩散工艺扩散工艺是指利用扩散原理，在半导体表面上形成p-n结或改变半导体的电性质，从而制备各种器件。
该工艺可以分为三种：固相扩散、气相扩散和液相扩散。
其中，固相扩散是最常用的一种。
2.离子注入工艺离子注入工艺是指将离子束射入半导体中，操纵半导体电物性，从而形成p-n结或制备器件。
该工艺具有制程简单、精度高和性能良好等优点。
3.化学气相沉积工艺化学气相沉积工艺是指利用化学反应在半导体表面上沉积薄膜，从而形成器件。
该工艺具有制程简单、成本低廉和控制性好等特点。
三、微电子器件制备技术的进展微电子器件制备技术在发展过程中，不断涌现出新的方法和技术。
下面将分别从扩散工艺、离子注入工艺和化学气相沉积工艺方面来介绍微电子器件制备技术的进展。
1.扩散工艺由于扩散工艺制备的器件成本低廉、效率高，因此得到了广泛应用。
在扩散工艺的研究中，最重要的问题是如何控制扩散过程中的杂质含量。
随着微电子器件的小型化，杂质的含量变得更加敏感，因此对杂质的控制要求更高。
目前，控制杂质含量的方法主要有如下几种：前处理、增量扩散和掺杂剂挥发。
其中，前处理是将器件的前部分进行清洗和去除，以减少杂质的影响。
增量扩散是指在扩散过程中，不断的补充新材料，以控制器件中的杂质含量。
掺杂剂挥发则是指在扩散过程中，通过加热掺杂剂将掺杂剂挥发出去，以减少杂质的含量。
2.离子注入工艺离子注入工艺在微电子器件制备中起到了重要的作用。
离子注入技术可以控制掺杂原子的深度、浓度和分布等参数，因而得到了广泛应用。
在离子注入工艺的研究中，最主要的问题是如何控制离子束和自生征上的温升。
微电子器件的设计与工艺技术
微电子器件的设计与工艺技术微电子器件指的是已经制造好的微型电子元件，它们是我们现代电子技术不可或缺的组成部分。
微电子器件的种类繁多，设计与工艺技术水平的高低直接影响了整个电子行业的发展。
本文将从微电子器件的设计和制造工艺等角度，探讨微电子器件的设计与工艺技术。
一、微电子器件的分类微电子器件可以分为二极管、三极管、场效应管、集成电路等多种类型。
其中，集成电路是现代电子技术的重要代表，因其集成性强、功能多样而受到广泛应用。
在微电子器件的制造工艺中，集成电路也是占据主导地位的。
二、微电子器件的设计微电子器件的设计与制造技术紧密相关。
设计属于前期工作，设计好的电路才能够被制造出来。
现代电子电路的复杂性越来越高，实现一些特殊功能所需要的原件也越来越多。
因此，微电子器件的设计必须满足以下几个方面的要求：（1）功能性电路设计的首要目标是要满足电路所要实现的功能要求。
为了在实现特定功能时不影响电路的稳定性，微电子器件的设计需要考虑使用合适的器件、合理的芯片布局等等因素。
（2）稳定性设计好的微电子器件应该在长时间的使用过程中能够保持稳定性。
为此，需要设计出能够对外部环境变化产生较好的适应性的器件，并采用合适的芯片布局避免器件之间的相互影响。
（3）可靠性微电子器件应该有良好的可靠性，以尽量减少电路故障的可能性。
设计时需要考虑到电路的负载、放电等方面因素，以确保器件的可靠性。
（4）兼容性现代电子设备越来越能够相互兼容，因此微电子器件的设计也需要考虑到与其他器件的兼容，以达到更好的功能实现。
三、微电子器件的制造工艺微电子器件制造是一个非常复杂的工艺过程，其包括材料制备、器件的加工和装配等多个环节。
其中，材料制备是制造工艺的基础。
（1）材料制备微电子器件的材料一般采用半导体材料，在制造过程中需要严格控制材料的性质，以确保电路的稳定性和可靠性。
材料制备的关键在于半导体材料的质量、晶格结构和纯度等方面的控制。
（2）器件的加工和装配加工和装配是整个工艺流程最为重要的环节之一。
微电子工艺学课件_3
¾ 直径：由拉速决定；
φ200mm单晶, < 0.8mm/min
¾ 拉速：由远离结晶表面的加热
条件所限制；
¾ 氧含量：角色好坏参半；
¾ 碳含量：形成本征缺陷。
10
非惰性，可影响硅工艺过程，如杂质扩散
硅中的氧：10~20 ppm（5×1017~1018cm−3），定性而非定量模型
析出过程： 体积膨胀 （压应力）， 消耗 V 或产生 I。 Si-Si → Si-O-Si
一级：温度、拉晶速度；
二级：单晶和坩埚转速、 气体流量。
EGS中杂质 < 1 ppb，晶体生长引入 O （≈ 1018 cm-3） 和 C （≈ 1016 cm-3）， 融硅中掺杂杂质 P、B、As 等
Ar ambient
籽晶 单晶棒 石英坩埚 水冷腔 热屏蔽 碳加热器 石墨坩埚 坩埚基座
溢出托盘 电极
6
3.2 单晶生长
原材料 多晶半导体
单晶 晶片
Si/SiO2 蒸馏和还原
GaAs/Ga, As 合成
晶体生长
晶体生长
研磨、切割、 抛光
研磨、切割、 抛光
7
硅砂（SiO2ppb purity，最纯材料
电子级硅（EGS）
高温碳还原
高温氯化
高温氢还原
1600-1800°C
显然，
dS S
=
k0
−dM M0 − M
已知初始掺杂总量为C0M0，对上式积分：
=S M0 −
S dS S C0M0
M
= k0
解此方程，可得： Cs
=
k0C0 (1 −
M M0
)k0 −1
M −dM 0 M0 − M
18
微电子器件及工艺课程设计工艺部分
Xmin ＝ 4.6 （D SiO2 t）1/2 t为掺杂扩散时间，预扩散温度低，扩散系数小，杂质在
预扩散时在二氧化硅中的扩散深度可忽略不计。
a
8
氧化时间计算
x0＝A/2 {[1+ (t+τ)/(A2/4B)]1/2-1}, 可由图 解法求解。
初始条件x0（0）＝xi，xi为氧化前硅片上原有 的SiO2厚度。可得： x02 ＋ Ax0 ＝ B（t＋τ）
a
4
设计报告
1. 目录
2. 设计任务及目标
3. 概述－发展现状
4. 工艺流程
5. 设计基本原理及工艺参数设计
6. 设计参数总结
7. 版图
8. 心得体会
9. 参考书
10. 报告书约20~30页，A4纸
a
5
参考书
1.
微电子制造科学原理与工程技术，电子工业出 版社，Stephen A Campbell著
A=2 DSiO2 ( 1/ks +1/h); B= 2DSiO2 C*/ N1 ； τ= ( xi2＋Axi）/ B 。 A、B都是速度常数，
可查表获得
a
9
恒定表面源扩散
•
恒定表面源是指在扩散过程中，硅片 表面的杂质浓度始终是保持不变的。
• •
恒定表面源扩散指硅一直处于杂质氛
围中，硅片表面达到了该扩散温度的
S为单位面积的掺杂原子总数， s＝浓度（平均浓度）×结深 预扩散扩散长度比再扩散的扩散长度小得多，预扩散分布的
渗透范围小到可以忽略。 设计思路：发射区扩散时间－氧化层厚度－基区扩散结深－
基区扩散时间－基区掩蔽层厚度－氧化时间。 由于二次氧化，在考虑基区扩散深度时须对发射区掩蔽层消
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。
微电子工艺学课件课本_6
1 µm
Thermally Grown Oxides
Deposited Oxides
Field Oxides
Backend Insulators Between Metal Layers STI Masking Oxides
¾ 可以方便地利用光刻和刻蚀 实现图形转移 ¾ 可以作为多数杂质掺杂的掩 蔽 （B, P, As, Sb） ¾ 优秀的绝缘性能 （ρ > 1016 Ωcm, Eg>9 eV） ¾ 很高的击穿电场（107 V/cm） ¾ 体电学性能稳定
15
根据氧化剂的不同，热氧化可分为：
优点 干氧氧化：高温下，干燥纯净的 氧气与硅反应生成二氧化硅 水汽氧化：高温下，高纯水产生 的蒸汽与硅反应生成二氧化硅 湿氧氧化：将氧气通入加热到 95°C 的高纯水，携带一定水蒸 汽的氧气与硅反应生成二氧化硅 结构致密、干燥、均匀性和重复 性好，掩蔽能力强，与光刻胶黏 附力好，也是一种理想的钝化膜 生长速度较快（水在二氧化硅中 的扩散系数和溶解度比氧要大）
New dielectrics ε ↑ to avoid tunneling (high K)
1.8-2.5
1.5-1.8
1.2-1.5
0.9-1.2
06-0.9 0.5-0.8 0.5-0.7
11
选择性掺杂的掩蔽 二氧化硅在微电子器件制造中的重要用途之一，就是作为 选择掺杂的掩蔽膜。选择性扩散和离子注入是根据某些杂质 （例如 B 、P）在二氧化硅中的扩散速度远小于在硅中的扩散 速度这一性质来实现的。通常采用热氧化生成。
硅的热氧化：硅与氧化剂在高温下经化学反 应生成二氧化硅的过程－ ¾ 干氧氧化（Dry oxidation)
电子行业微电子器件工艺学
电子行业微电子器件工艺学一、引言电子行业是一个充满发展机遇的领域，微电子器件是电子行业的核心组成部分之一。
微电子器件工艺学是研究微电子器件的制造过程和技术细节的学科。
本文将介绍微电子器件工艺学的基本概念、工艺流程和常见的微电子器件制造技术。
二、微电子器件工艺学基本概念微电子器件工艺学是一门涉及材料科学、物理学和工程学的学科，旨在研究如何制造微小尺寸的电子器件。
微电子器件通常包括晶体管、集成电路、光电子器件等。
微电子器件工艺学关注的主要内容包括材料选择、工艺流程、制造设备以及质量控制等方面。
三、微电子器件工艺流程1. 设计阶段在微电子器件的制造过程中，设计阶段是非常重要的一环。
在这个阶段，工程师根据需求和规格制定器件的结构设计和功能特点。
设计阶段的关键是确定器件的几何结构、材料选择和电路布局等。
2. 掩膜制作掩膜制作是微电子器件制造的关键步骤之一。
通过光刻或电子束曝光等技术，将设计好的掩膜图案转移到光刻胶或感光薄膜上。
这些图案将用于制造电路的导线、晶体管和其他元器件。
3. 材料准备微电子器件的制造需要使用多种材料，包括半导体材料、金属材料、绝缘材料等。
在材料准备阶段，工程师需要确保材料的纯度和质量符合要求。
此外，还需要进行材料处理和清洗，以确保材料表面的纯净度。
4. 制造工艺制造工艺是微电子器件制造的核心环节。
它包括多个步骤，如沉积、刻蚀、薄膜增长和离子注入等。
这些步骤的目的是在硅片上制造出器件的各个层次和结构。
制造工艺的关键是控制每个步骤的参数和条件，以确保设备制造出符合要求的器件。
5. 特征提取在微电子器件制造的过程中，还需要对器件进行特征提取。
这意味着通过测量和检测，确定器件各个层次的尺寸、形状和性能特征是否满足要求。
特征提取包括显微镜观察、探针测试和电学测试等。
6. 封装和测试在微电子器件制造的最后阶段，需要对器件进行封装和测试。
封装是将器件连接到引线和封装材料中，以便在实际应用中使用。
测试是通过电学测试和性能测试等手段，验证器件是否符合设计要求。
微电子工艺学课件_8
2离子注入优点掺杂浓度不受杂质源纯度的影响，工艺过程无污染注入晶片中的掺杂原子数精确可控（离子束电流＆注入时间）结深（入射离子能量）、杂质分布可控，突变型杂质分布、浅结非平衡过程，不受杂质固溶度限制，原则上对各种材料均可掺杂低温工艺，掩蔽膜选择余地大、易于实施化合物半导体掺杂垂直入射，横向扩散几乎不存在，有利于器件特征尺寸的缩小缺点会在晶体中引入晶格损伤产率低设备复杂，投资大VVIon sourceAnalyzing magnetPump Resolving aperatureAcceleratorFocusNeutral beam gateNeutral trapX & Y scan platesWaferFaraday cupQ0-30keV0-200keV8.2 离子注入系统离子注入系统：应具备合适的可调能量范围和束流强度，能满足多种离子的注入，有好的注入均匀性以及无污染等性能。
离子注入系统通常分为三部分：离子源、加速器和终端台。
5AsH 3 PH 3 BF 2in 15% H 2, all very toxicFor low E implant no acceleration1. 离子发生器：将含有注入杂质的化合物或单质元素，以气态、光微波射频一、离子源& 提供多大束流强度钨针引出极液态金属（LMIS）低熔点低蒸汽压67磁分析器如果D 大于离子束的宽度加出口狭缝的宽度，则两种质量的离子被分辨开。
当r 大而m 小时，分辨率最高。
⎣⎦m r 2R ~ 1mBF 32线性加速器例如，如果一个正电荷离子经过电势差加速管温度：室温四极透镜结构及场分布静电离子束扫描大束流机机械扫描2. 扫描系统：通常离子流截面较小（约在mm2 量级），且密度和能量分布不均匀。
因此，必须利用扫描方式，使离子流均匀地扫过晶片表面，以达到均匀注入的目的。
3. 靶室：实际的离子注入发生在靶室内，也称为终端舱室。
《微电子器件》课件
随着科技的不断发展，新型微电子器件的研究也 在不断推进。目前，新型微电子器件主要集中在 柔性电子器件、生物可穿戴器件、量子器件等领 域。
生物可穿戴器件
生物可穿戴器件是指能够与人体直接接触并监测 人体生理参数的微电子器件。目前，生物可穿戴 器件的研究重点在于提高其舒适性、准确性和稳 定性。
描述模拟电路性能的参数，表示输入与输出 之间的线性关系。
微电子器件的测试方法与设备
测试方法
包括功能测试、性能测试和可靠性测试等。
测试设备
如示波器、信号发生器、频谱分析仪等。
测试环境
需要控制温度、湿度、电磁干扰等环境因素 。
测试标准
根据不同应用领域制定相应的测试标准。
微电子器件可靠性分析
可靠性定义
02
微电子器件的基本结构与 原理
半导体材料基础
半导体材料的分类
元素半导体、化合物半导体、掺 杂半导体等。
半导体的基本性质
导电性、光学特性、热学特性等。
半导体的能带结构
价带、导带、禁带等概念及其对电 子跃迁的影响。
PN结与二极管
PN结的形成
01
扩散、耗尽层、空间电荷区等概念。
二极管的伏安特性
02
性能和热管理技术。
机械可靠性
微电子器件在受到机械 应力时容易发生损坏， 机械可靠性问题不容忽 视。目前，机械可靠性 的研究重点在于提高微 电子器件的抗冲击和抗
振动性能。
电气可靠性
微电子器件在长时间工 作过程中容易出现电迁 移、氧化等问题，影响 其电气性能。目前，电 气可靠性的研究重点在 于提高微电子器件的稳
柔性电子器件
柔性电子器件具有轻薄、可弯曲、可折叠等特点 ，被广泛应用于可穿戴设备、智能家居等领域。 目前，柔性电子器件的研究重点在于提高其稳定 性、可靠性和生产效率。
微电子器件及工艺课程设计工艺部分
双极晶体管结构及版图示意图
自对准双多晶硅双极型结构
课程设计要求
制造目标：发射区、基区、收集区的掺杂浓度； 发射结及收集结的结深；基区宽度；收集结及 发射结的面积
总体制造方案：清洗→氧化→光刻（光刻基区）→硼预扩散→ 硼再扩散（基区扩散） → 去氧化膜→ 氧化工艺→光刻（光刻 发射区）→磷预扩散→磷再扩散（发射区扩散） → 去氧化膜 → 沉积保护层→光刻（光刻接触孔）→金属化→光刻（光刻接 触电极）→参数检测
t3>t2>t1
中，硅片表面达到了该扩散温度的固溶 C(x,t) 度Cs。
t1
• 解扩散方程：
Cs
C 2C
t2
t D x2
t3
• 初始条件为：C(x，0)=0，x>0
• 边界条件为：C(0，t)=Cs
CB
C(∞，t)= 0
恒定表面源扩散杂质分布情况
x
0
xj1 xj2 xj3
Cx,tCserfc
x 2
有限表面源扩散
• 指杂质源在扩散前积累于硅片表
面薄层δ内， Q为单位面积杂质
总量，解扩散方程：
边界条件:C(x,0)=Q/δ , 0<x<δ
Cx,0dx Q
0
C(∞,t)=0 初始条件：C(x,0)=0, x>0
C(x,t) Cs Cs’ Cs”
t3>t2>t1 t1
t2 t3
有限表面源扩散杂质分布情况
二氧化硅薄膜的掩蔽效果与厚度及其膜层质量、杂质在SiO2中的扩散系数有 关，还与SiO2和硅衬底中的杂质浓度、杂质在衬底中的扩散系数以及杂质在 衬底与SiO2界面的分凝系数等因素有关。
○ 考虑到生产实际情况，基区氧化层厚度约为6000埃（氧化温度1100℃左右），发射区氧化层 厚度约为7000埃，采用干氧－湿氧－干氧工艺。
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2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
微电子工艺基础封装技术. 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底是生活，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