【半导体芯片制造】芯片制作工艺流程
半导体芯片制造工艺流程
半导体芯片制造工艺流程一、晶圆生产过程1、切割原材料:首先,将原材料(多晶片、单晶片或多晶硅)剪切成小块,称之为原乳片(OOP)。
2、晶圆处理:将原乳片受热加热,使其变形,使其压紧一致,然后放入一种名叫抛光膏的特殊介质中,使原乳片抛光均匀,表面压处理完成后可以形成称做“光本”的片子,用于制作晶圆切片。
3、晶圆切片:将打磨后的“光本”放入切片机,由切片机按特定尺寸与厚度切割成多片,即晶圆切片。
4、外层保护:为防止晶圆切片氧化和粉化,需要给其外层加以保护,银镀层属于最常用的保护方式,银镀用于自行氧化或化学氧化,使晶圆切片的表面具有光泽滑润的特性,同时会阻止晶圆切片粉化,提升晶圆切片的质量。
二、封装1、贴有芯片的封装状态:需要将芯片封装在一个特殊容器,这个容器由多层金属合金制成,其中折叠金属层和金属緩衝層能够有效地抗震,同时能够预防芯片表面外来粉尘的影响,芯片的需要的部件,贴入折叠金属层的空隙中,用以安全固定。
2、针引线安装:引线是封装过程中用来连接外部与芯片内部的一种金属元件,一般由铜带按照需要的形状进行切割而成,由于引线的重要性,需要保证引线的装配使得引线舌语长度相等,防止引线之间相互干涉,芯片内部元件之间并不影响运行。
3、将口金连接到封装上:封装固定完毕后,需要给封装上焊上金属口金,来使得封装具有自身耐腐蚀性能,保护内部金属引线免于腐蚀。
4、将封装上封装在机柜中:把封装好的芯片安装在外壳体内,使得外壳可以有效地防止芯片的护盾被外界的破坏。
三、芯片测试1、芯片测试:芯片测试是指使用指定的设备测试芯片,通过检测芯片的性能参数,来查看芯片的表现情况,判断其是否符合要求,从而判断该芯片产品是否可以出厂销售。
2、功能测试:功能测试是检测半导体芯片的特殊功能,例如检查芯片操作程序功能是否达到产品要求,及看看芯片故障率是否太高等。
3、芯片温度:芯片也要进行温度测试,温度的大小决定了芯片的工作状况以及使用寿命,需要把比较详细的测量温度,用以检查芯片是否能够承受更高的工作温度条件;4、芯片功能检测:功能检测是常用的测试,如扫描检测或静态测试,根据设计上的配置,将芯片进行检测,来看看是否有损坏,看看功能是否正常,符合产品要求。
半导体七大核心工艺步骤
半导体七大核心工艺步骤
半导体技术是现代电子行业的关键领域之一,它在各种电子设
备中发挥着重要作用,从智能手机到计算机,再到太阳能电池和医
疗设备。
半导体制造是一个复杂的过程,包括许多关键的工艺步骤,下面我们来看看半导体制造的七大核心工艺步骤。
1. 晶圆生长,半导体芯片的制造过程始于晶圆生长。
晶圆是由
硅或其他半导体材料制成的圆形片,它是制造芯片的基础。
晶圆生
长是一个复杂的过程,通过在高温下将半导体材料结晶成晶圆。
2. 晶圆切割,晶圆切割是将大型晶圆切割成小尺寸的芯片的过程。
这些芯片将成为最终的半导体器件。
3. 清洗和清理,在制造过程中,晶圆和芯片需要经过多次清洗
和清理,以去除表面的杂质和污染物,确保最终产品的质量。
4. 掺杂,在这一步骤中,半导体芯片的表面会被注入少量的杂质,以改变其电学性质。
这个过程被称为掺杂,它使得半导体材料
能够导电。
5. 氧化,氧化是将半导体材料暴露在氧气环境中,形成氧化层,以改变其电学性质。
这个过程在芯片制造过程中非常重要。
6. 沉积,沉积是将一层薄膜材料沉积在晶圆表面的过程,用于
制造电路中的绝缘层、金属线路等。
7. 图案形成,最后一个关键步骤是图案形成,通过光刻技术将
电路图案转移到芯片表面,形成最终的电路结构。
这些七大核心工艺步骤构成了半导体制造的基础,它们需要高
度的精确度和复杂的设备来完成。
随着技术的不断发展,半导体制
造工艺也在不断进化,以满足不断增长的市场需求。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程半导体制造工艺是半导体芯片制造的基础流程,也是一项复杂且精细的工艺。
下面是一份大致的半导体制造工艺流程,仅供参考。
1. 半导体材料的准备:半导体材料通常是硅,需要经过精细的提纯过程,将杂质降低到一定程度,以确保半导体器件的性能。
还需要进行晶体生长、切割和抛光等工艺,以制备出适用于制造芯片的晶片。
2. 晶片清洗和处理:经过前面的准备步骤后,晶片需要进行清洗,以去除表面的杂质和污染物。
清洗包括化学溶液浸泡和超声波清洗等步骤。
之后,通过化学气相沉积等工艺,在晶片上形成氧化层或氮化层,以保护晶片表面。
3. 光刻和光刻胶涂布:在晶片表面涂布一层光刻胶,然后通过光刻机将设计好的芯片图案投射在胶涂层上,形成光刻胶图案。
光刻胶图案将成为制作芯片电路的模板。
4. 蚀刻:将光刻胶图案转移到晶片上,通过干式或湿式蚀刻工艺,将未被光刻胶保护的部分材料去除,形成电路图案。
蚀刻可以通过化学溶液或高能离子束等方式进行。
5. 激光刻蚀:对于一些特殊材料或细微的电路结构,可以使用激光刻蚀来实现更高精度的图案形成。
激光刻蚀可以通过激光束对材料进行精确的去除。
6. 金属薄膜沉积:在晶片表面沉积金属薄膜,以形成电路中的金属导线和连接器。
金属薄膜通常是铝、铜等材料,通过物理气相沉积或化学气相沉积等工艺进行。
7. 金属薄膜刻蚀和清洗:对金属薄膜进行蚀刻和清洗,以去除多余的金属,留下需要的导线和连接器。
8. 测量和测试:对制造好的芯片进行电学性能的测试和测量,以确保其符合设计要求。
9. 封装和封装测试:将芯片封装在外部环境中,通常采用芯片封装材料进行密封,然后进行封装测试,以验证封装后芯片的性能和可靠性。
10. 最终测试:对封装好的芯片进行最终的功能和性能测试,以确保其满足市场需求和客户要求。
以上是半导体制造的基本流程,其中每个步骤都需要高度的精确性和专业技术。
半导体制造工艺的不断改进和创新,是推动半导体技术不断进步和发展的重要驱动力。
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。
半导体制造流程及生产工艺流程
半导体制造流程及生产工艺流程半导体是一种电子材料,具有可变电阻和电子传导性的特性,是现代电子器件的基础。
半导体的制造流程分为两个主要阶段:前端工艺(制造芯片)和后端工艺(封装)。
前端工艺负责在硅片上制造原始的电子元件,而后端工艺则将芯片封装为最终的电子器件。
下面是半导体制造流程及封装的主要工艺流程:前端工艺(制造芯片):1.晶片设计:半导体芯片的设计人员根据特定应用的需求,在计算机辅助设计(CAD)软件中进行晶片设计,包括电路结构、布局和路线规划。
2.掩膜制作:根据芯片设计,使用光刻技术将电路结构图转化为光刻掩膜。
掩膜通过特殊化学处理制作成玻璃或石英板。
3.芯片切割:将晶圆切割成单个的芯片,通常使用钻孔机或锯片切割。
4.清洗和化学机械抛光(CMP):芯片表面进行化学清洗,以去除表面杂质和污染物。
然后使用CMP技术平整芯片表面,以消除切割痕迹。
5.纳米技术:在芯片表面制造纳米结构,如纳米线或纳米点。
6.沉积:通过化学气相沉积或物理气相沉积,将不同材料层沉积在芯片表面,如金属、绝缘体或半导体层。
7.重复沉积和刻蚀:通过多次沉积和刻蚀的循环,制造多层电路元件。
8.清洗和干燥:在制造过程的各个阶段,对芯片进行清洗和干燥处理,以去除残留的化学物质。
9.磊晶:通过化学气相沉积,制造晶圆上的单晶层,通常为外延层。
10.接触制作:通过光刻和金属沉积技术,在芯片表面创建电阻或连接电路。
11.温度处理:在高温下对芯片进行退火和焙烧,以改善电子器件的性能。
12.筛选和测试:对芯片进行电学和物理测试,以确认是否符合规格。
后端工艺(封装):1.芯片粘接:将芯片粘接在支架上,通常使用导电粘合剂。
2.导线焊接:使用焊锡或焊金线将芯片上的引脚和触点连接到封装支架上的焊盘。
3.封装材料:将芯片用封装材料进行保护和隔离。
常见的封装材料有塑料、陶瓷和金属。
4.引脚连接:在封装中添加引脚,以便在电子设备中连接芯片。
5.印刷和测量:在封装上印刷标识和芯片参数,然后测量并确认封装后的器件性能。
半导体芯片制造工艺流程
半导体芯片制造工艺流程晶圆加工是半导体芯片制造的第一步,主要是将硅圆片加工成晶圆,晶圆通常使用硅(Si)为基片,通过化学、光学和物理方法对其进行切割、清洗、抛光等工艺,使其表面更加平整、光滑。
曝光是指将设计好的芯片电路图案通过光刻技术印制在晶圆上。
首先使用感光胶涂覆在晶圆表面,然后使用相应的光罩通过曝光机器将芯片电路图案映射到晶圆上。
曝光完成后,通过退胶和清洗工艺将晶圆表面的胶层去除。
清洗是对晶圆表面进行清洁处理,以去除可能附着在晶圆表面的微尘、油污和其他杂质。
清洗工艺主要包括超声波清洗、化学清洗等,这些工艺能够有效地将晶圆表面的杂质清除,以保证芯片制造的质量。
刻蚀是将晶圆表面的材料进行刻蚀处理,以形成电路的结构和形状。
刻蚀工艺一般采用干法和湿法两种方式,干法刻蚀常采用等离子刻蚀(PECVD),湿法刻蚀常采用化学刻蚀(Wet Etching)。
刻蚀工艺是芯片制造中非常关键的工艺环节,能够通过控制刻蚀时间和温度等参数,对晶圆表面进行精确的刻蚀,以形成预定的电路结构。
离子注入指的是将离子注入到晶圆表面,以改变晶圆材料的导电、隔离和其他物理特性。
离子注入通常使用离子注入机,通过加速离子,使其能够穿透晶圆表面,并深入到晶体结构内部。
离子注入后,晶圆的电学性能和物理特性会发生改变。
沉积是在晶圆表面沉积一层薄膜,以增强晶圆的功能和性能。
沉积工艺通常有物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种方式。
其中,物理气相沉积是将金属蒸汽通过高温和高真空状态沉积到晶圆表面;化学气相沉积则是通过将气体反应在晶圆表面生成所需的薄膜。
陶瓷制造是指将晶圆切割成单个的芯片,并在芯片表面上进行焊接和封装。
这个过程主要包括切割、背面研磨、背面腐蚀、表面成形和背面蚀刻等步骤。
陶瓷制造是构成芯片最核心的工艺环节之一,能够保证芯片的完整性和可靠性。
封装是将制造好的半导体芯片封装成可供使用的集成电路。
封装主要是将芯片连接到引脚上,并采用适当的封装材料将其封装。
半导体芯片加工流程
半导体芯片加工流程一、概述半导体芯片是现代电子产品的核心组成部分,其加工流程是将半导体材料转化为具有特定功能的微电子元件的过程。
本文将介绍半导体芯片的加工流程及其各个环节的主要步骤。
二、晶圆制备晶圆是半导体芯片加工的基础,通常采用硅单晶材料制成。
晶圆制备包括材料准备、切割、抛光等步骤。
首先,选取高纯度的硅单晶材料,通过化学方法去除杂质,得到纯净的硅块。
然后,将硅块切割成薄片,厚度通常为几百微米。
最后,对薄片进行机械抛光,使其表面光洁平整。
三、晶圆清洗晶圆在制备过程中容易受到污染,因此需要进行清洗。
清洗过程包括预清洗、酸洗、碱洗、去离子水清洗等步骤。
预清洗是将晶圆放入清洗槽中,去除表面的尘土和杂质。
酸洗是使用酸性溶液去除晶圆表面的氧化层和金属杂质。
碱洗是使用碱性溶液去除酸洗残留物,并修复表面平整度。
最后,通过去离子水清洗,去除残留的离子和杂质,使晶圆表面完全干净。
四、光刻光刻是半导体芯片制程中的关键步骤,用于在晶圆表面形成芯片的图案。
光刻涉及到光罩制备、涂覆光刻胶、曝光、显影等步骤。
首先,根据芯片设计制作光罩,光罩上有所需的图案。
然后,在晶圆表面涂覆光刻胶,光刻胶是一种光敏材料。
接下来,将光罩对准晶圆,使用紫外光照射,通过光刻胶的曝光和显影,形成芯片的图案。
五、蚀刻蚀刻是将晶圆表面的材料进行局部去除的过程,用于形成电路结构。
蚀刻涉及到干法蚀刻和湿法蚀刻两种方式。
干法蚀刻是利用化学气相反应去除晶圆表面的材料,湿法蚀刻则是利用溶液腐蚀去除材料。
通过蚀刻,可以形成晶体管、电容等器件的结构。
六、沉积沉积是在晶圆表面沉积一层薄膜,用于构成芯片的导电层、绝缘层等。
沉积涉及到物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种方式。
PVD是将材料蒸发或溅射到晶圆表面,CVD是通过化学反应生成沉积层。
通过沉积,可以形成金属线路、介电层等。
七、刻蚀刻蚀是将沉积层中不需要的部分去除的过程,用于形成芯片的电路结构。
刻蚀涉及到干法刻蚀和湿法刻蚀两种方式。
半导体芯片制造流程
半导体芯片制造流程半导体芯片是现代电子设备中不可或缺的核心部件,它们广泛应用于计算机、手机、通信设备、汽车电子、医疗设备等领域。
半导体芯片的制造流程是一项复杂而精密的工艺,需要经过多道工序才能完成。
下面将介绍半导体芯片制造的主要流程。
首先,半导体芯片的制造始于硅片的准备。
硅片是制造芯片的基础材料,通常采用单晶硅材料。
在制造过程中,需要对硅片进行清洗、去除杂质和生长单晶等工艺步骤,以确保硅片的纯净和完整性。
接下来是光刻工艺。
光刻是将芯片上的电路图案转移到硅片表面的关键工艺。
在这一步骤中,首先需要将硅片涂覆上光刻胶,然后使用光刻机将电路图案投射到光刻胶上,最后通过化学蚀刻将图案转移到硅片上。
随后是离子注入。
离子注入是为了改变硅片的导电性能而进行的工艺步骤。
在这一步骤中,将所需的掺杂物离子注入到硅片中,以形成N型或P型半导体材料,从而实现对芯片电性能的控制。
然后是蚀刻工艺。
蚀刻是用来去除硅片表面不需要的部分,形成电路图案和结构的工艺步骤。
在这一步骤中,使用化学蚀刻或物理蚀刻的方法,将硅片表面的材料逐渐去除,形成所需的电路结构。
紧接着是金属化工艺。
金属化是为了形成芯片上的金属导线和连接器而进行的工艺步骤。
在这一步骤中,先在硅片表面涂覆金属膜,然后通过光刻和蚀刻工艺形成金属导线和连接器,从而实现芯片内部电路的连接和导电功能。
最后是封装和测试。
封装是将制造好的芯片封装在塑料或陶瓷封装体中,以保护芯片并方便连接外部电路。
测试是为了确保芯片的质量和性能符合要求而进行的工艺步骤,通过对芯片进行功能和可靠性测试,最终确定芯片是否合格。
总的来说,半导体芯片的制造流程涉及到硅片准备、光刻、离子注入、蚀刻、金属化、封装和测试等多个工艺步骤。
这些工艺步骤需要高度的精密度和稳定性,以确保最终制造出的芯片具有良好的质量和性能。
半导体芯片制造是一项高技术含量的工艺,对制造工艺和设备要求都非常严格,因此在实际生产中需要有高水平的技术和管理团队来保障制造流程的稳定和可靠。
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。
半导体芯片生产工艺流程
半导体芯片生产工艺流程一、概述半导体芯片是现代电子产品的核心组成部分,其生产工艺涉及多个环节,包括晶圆制备、光刻、腐蚀、离子注入等。
本文将详细介绍半导体芯片生产的整个流程。
二、晶圆制备1. 硅片选取:选择高质量的单晶硅片,进行清洗和检测。
2. 切割:将硅片切割成约0.75毫米厚度的圆盘形状。
3. 研磨和抛光:对硅片进行机械研磨和化学抛光处理,使其表面光滑均匀。
4. 清洗:使用纯水和化学溶液对硅片进行清洗。
5. 氧化:在高温下将硅片表面氧化形成一层二氧化硅薄膜,用于保护芯片和制作电容器等元件。
三、光刻1. 光阻涂覆:在硅片表面涂覆一层光阻物质,用于保护芯片并固定图案。
2. 掩模制作:将芯片需要制作的图案打印到透明玻璃上,并使用光刻机将图案转移到光阻层上。
3. 显影:使用化学溶液将未固定的光阻物质去除,形成芯片需要的图案。
四、腐蚀1. 金属沉积:在芯片表面沉积一层金属,如铝、铜等。
2. 掩模制作:使用光刻机制作金属需要的图案。
3. 腐蚀:使用化学溶液将未被保护的金属部分腐蚀掉,形成需要的电路结构。
五、离子注入1. 掩模制作:使用光刻机制作需要进行离子注入的区域。
2. 离子注入:在芯片表面进行离子注入,改变硅片内部材料的电子结构,从而形成PN结和MOS管等元件。
六、热处理1. 氧化:在高温下对芯片进行氧化处理,使其表面形成一层厚度均匀的二氧化硅保护层。
2. 烘烤:对芯片进行高温烘烤处理,促进材料结构稳定和元件性能提升。
七、封装测试1. 封装:将芯片封装到塑料或金属外壳中,保护芯片并连接外部电路。
2. 测试:对芯片进行电学测试,检测其性能和可靠性。
八、结语半导体芯片生产是一项复杂而精密的工艺,涉及多个环节和技术。
通过以上介绍,我们可以更加深入地了解半导体芯片的生产流程和关键技术。
半导体制造流程解析详细介绍半导体芯片的制造过程
半导体制造流程解析详细介绍半导体芯片的制造过程半导体制造流程解析:详细介绍半导体芯片的制造过程半导体芯片是现代电子产品中的关键部件,它承载着处理信息的功能。
半导体制造流程的高度复杂性使得其成为一门专门的学科。
本文将详细介绍半导体芯片的制造过程,帮助读者更好地理解半导体工业的基本原理。
第一步:晶圆制备半导体芯片的制造过程始于晶圆的制备。
晶圆是由最纯净的硅材料制成的圆盘,其表面需要经过一系列的化学处理,以达到良好的电学性能。
首先,硅材料经过融解,在高温环境中通过拉伸或浇铸的方式形成晶体。
然后,晶体通过切割和研磨的步骤,得到晶圆的形态。
制备好的晶圆表面必须经过精细的抛光和清洗,以确保表面的平整度和纯净度。
第二步:芯片制作在晶圆上制作芯片是半导体制造流程的核心环节。
主要步骤如下:1. 氧化层的形成:将晶圆放入高温气体中,形成一层氧化硅的绝缘层。
这一步骤非常重要,因为氧化层可以提供电学隔离和保护晶体。
2. 光刻技术:光刻技术通过使用光掩膜和光敏胶,将光线照射在晶圆上,形成芯片上的图形。
光刻技术的精细度决定了芯片的性能和功能。
3. 电子束曝光:电子束曝光是一种类似于光刻的制造方法,但使用电子束来照射光敏材料。
相较于光刻,电子束曝光可以制造更小的结构和更高的分辨率。
4. 刻蚀和沉积:在芯片图形上涂覆一层化学物质,通过化学反应刻蚀或沉积物质,来改变芯片上的结构和性质。
这一步骤可以重复多次,以实现多层次的结构形成。
5. 掺杂和扩散:通过在芯片表面掺入其他元素,使得芯片具有特定的电学行为。
扩散过程会在半导体材料中形成浓度梯度,从而形成不同的电子和空穴浓度。
6. 金属连接:芯片上的电路需要通过金属线进行连接。
金属连接通常使用蒸发、溅射或电镀的方式在芯片上形成金属线。
第三步:封装和测试芯片制作完毕后,需要进行封装和测试。
封装是将芯片放置在一个保护性的外壳中,以保护芯片并方便其与其他电路的连接。
封装可以采用塑料封装、金属封装或陶瓷封装等。
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。
深入了解半导体芯片生产工艺
深入了解半导体芯片生产工艺半导体芯片生产工艺详解:从晶圆加工到超纯水制备一、晶圆加工:半导体芯片生产始于一粒沙子。
沙子中的硅是生产晶圆的主要原材料。
晶圆是将硅(Si)或砷化镓(GaAs)制成的单晶柱体切割形成的圆薄片。
为了提取高纯度的硅材料,需要使用二氧化硅含量高达95%的特殊材料,即硅砂。
晶圆加工就是制作获取上述晶圆的过程。
二、氧化:氧化过程是在高温下,通过化学反应将晶圆表面氧化成一层二氧化硅(SiO2)薄膜。
这层薄膜可以保护晶圆不受环境影响,同时为后续工艺提供基础。
三、光刻:光刻是将设计好的图案通过光束投射到光敏材料上,形成电路图的过程。
光刻胶是一种光敏材料,被用于制作电路图。
曝光和显影是光刻的两个重要步骤。
四、刻蚀:刻蚀是将光刻过程中形成的电路图刻蚀到晶圆表面的过程。
刻蚀可以采用干法或湿法,根据不同工艺需求选择。
同时,掺杂和剥离等工艺也被用于刻蚀过程中。
五、薄膜沉积:薄膜沉积是将材料以薄膜形式沉积到晶圆表面的过程。
这可以是通过物理或化学方法来实现的。
涂层(COAT)是薄膜沉积的一种方式,它可以将金属、半导体等材料沉积到晶圆表面。
六、互联:互联是将芯片内部电路连接到外部电路的过程。
这包括金属填充和化学机械抛光(CMP)等步骤。
金属填充是将金属导线填充到芯片内部的空隙中,以实现内部电路的连接。
化学机械抛光(CMP)是利用化学腐蚀和机械磨削的组合,将芯片表面抛光至镜面程度,以确保表面平整度。
七、测试:测试是确保芯片功能正常的最后一步。
测试过程中,会对芯片进行一系列的检测和验证,以确保其性能符合设计要求。
这个过程通常包括电气测试、功能测试以及可靠性测试等。
八、封装:封装是将芯片固定在封装体中,以保护其免受外界环境的影响,同时方便与外部电路进行连接。
封装过程包括晶圆锯切和晶圆封装两个步骤。
晶圆锯切是将切割好的晶圆片封装到引脚或者表面安装的小型管壳中;而晶圆封装则是将整个芯片封装体通过焊接或者其它方式固定到印刷线路板上。
最全半导体IC制造流程
最全半导体IC制造流程半导体是一种特殊的材料,可在一定条件下具有导电和绝缘特性。
半导体集成电路(IC)是在半导体材料上制造出的微小电子元件,可用于存储、处理和传输信息。
下面是半导体IC制造流程的详细步骤:1.单晶硅生长:首先,通过熔融法或气相沉积法将高纯度硅材料制备成硅单晶棒。
该单晶棒将充当晶圆的基材。
2.制备晶圆:将硅单晶棒锯成薄片,厚度通常为0.7毫米。
然后,使用化学机械抛光(CMP)将晶圆研磨成平坦表面。
3.清洗晶圆:使用一系列化学溶液和超纯水清洗晶圆表面,去除上一步骤中可能残留的污染物。
4.晶圆预处理:晶圆暴露在气氛中,以形成二氧化硅(SiO2)的保护层。
5.光刻:将光刻胶涂覆在晶圆上,然后使用光刻机按照特定的设计图案照射。
通过光刻胶的化学反应,将图案转移到晶圆表面。
6.电子束蒸发:使用电子束蒸发仪将金属材料蒸发到晶圆表面,形成导电线路,如金属电极。
7.离子注入:使用离子注入机将特定的离子注入晶圆表面,以改变导电性能。
此过程用于制造PN结,形成晶体管等。
8.化学腐蚀与刻蚀:使用刻蚀液和化学腐蚀液去除不需要的材料,只保留目标器件。
对于多层结构,需要多次重复该过程。
9.化学气相沉积(CVD):在需要的区域上沉积薄膜材料。
CVD是一种通过化学反应在晶圆表面上沉积原子或分子的方法。
10.金属蒸发:使用电子束蒸发仪将金属材料蒸发到需要的区域。
11.腐蚀与刻蚀:再次使用腐蚀液和刻蚀液去除不需要的材料,以形成更加精细的器件结构。
12.清洗晶圆:使用超纯水和化学溶液清洗晶圆,去除可能残留的污染物。
13.封装和测试:将制造好的芯片封装在外壳中,以保护芯片并提供外部电路连接。
封装后,进行电性能测试和功能测试,确保芯片的质量和可用性。
14.品质控制:在整个制造过程中,需要严格控制生产参数和工艺流程,以保证成品的质量和稳定性。
此外,需要对每一批次的芯片进行品质检验,确保符合相关标准和规范。
半导体IC制造是一项复杂且精密的过程,涉及多个步骤和精准的设备。
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是现代科技领域的重要一环,它涉及到半导体工艺的许多方面。
半导体工艺是制造芯片的关键技术,通过不同的工艺步骤来逐渐建立起芯片内部的结构,完成电子元件的制造和集成。
下面是一个关于芯片制造半导体工艺的简要教程。
1.半导体基板制备半导体基板是芯片制造的起点,常用的基板材料包括硅(Si)和蓝宝石(Sapphire)等。
制备过程包括切割、清洗和抛光等步骤,确保基板表面的平整度和纯度。
2.光刻技术光刻技术是芯片制造过程中的核心步骤之一,通过光刻设备将芯片设计投射到光刻胶上,然后使用紫外光刻胶暴光和显影工艺,将芯片图形定义到半导体基板上。
光刻技术要求高分辨率和高精度。
3.沉积工艺沉积工艺是用来制造电极、屏蔽层和绝缘层等元件的工艺步骤。
常用的沉积技术包括化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等。
这些技术可以在半导体基板上沉积出亚微米级的材料层。
4.蚀刻工艺蚀刻工艺是用来去除不需要的材料或者改变材料形状的工艺步骤。
常见的蚀刻技术有湿法蚀刻和干法蚀刻等。
蚀刻工艺可以形成微细结构,用于制作通道、孔洞和线路等。
5.离子注入离子注入是将杂质掺杂到半导体材料中的工艺步骤。
这种工艺可以改变半导体材料的电学性质,用于制造电极和晶体管等元件。
离子注入工艺需要高能粒子束来注入杂质。
6.封装和测试封装是将已完成的芯片进行保护和连接的工艺步骤。
封装通常使用塑料封装或者金属封装等方式,以保护芯片免受外界环境的影响。
封装后的芯片需要进行测试和质量检查,以确保其功能正常和质量合格。
7.尺寸缩小随着芯片制造技术的发展,人们不断追求芯片的尺寸更小、性能更好。
为了实现这一目标,工艺师们持续改进和创新工艺步骤,例如多重暴光和多层叠加等技术,以提高芯片的集成度和性能。
总结:芯片制造的工艺教程可以分为基板制备、光刻技术、沉积工艺、蚀刻工艺、离子注入、封装、测试和尺寸缩小等步骤。
这些工艺步骤相互配合,逐渐构建出芯片内部的结构和元件。
半导体芯片生产工艺流程
半导体芯片生产工艺流程第一步:晶圆制备晶圆是半导体芯片的基板,通常由硅材料制成。
晶圆的制备包括以下步骤:1.片源选取:从整片的硅材料中选取出纯度较高的区域,作为晶圆的片源。
2.切割:将选定的片源切割成薄片,通常每片厚度约为0.7毫米。
3.扩散:在晶圆表面通过高温扩散将杂质元素掺入硅材料中,以改变硅的导电性能。
4.清洗:使用化学方法对晶圆进行清洗,以去除表面的杂质和污染物。
第二步:芯片制造在晶圆上制造半导体芯片的过程称为前向工艺,包括以下主要步骤:1.硅酸化:在晶圆表面涂覆一层薄的二氧化硅(SiO2)膜,用于保护晶圆表面和隔离电路部件。
2.光刻:通过将光线投射到晶圆上,将设计好的电路图案转移到光刻胶上,形成掩膜图案。
3.电离注入:使用高能离子注入设备将杂质元素注入到晶圆中,以改变硅的特性,形成PN结等半导体电路元件。
4.氧化:将晶圆加热至高温,并与氧气反应,使表面生成二氧化硅(SiO2)绝缘层,用于隔离电路元件。
5.金属沉积:通过物理或化学方法在晶圆上沉积金属层,用于形成电路的导线和连接。
6.蚀刻:使用化学溶液腐蚀晶圆表面的非金属部分,以形成电路图案。
7.清洗和检测:对制造好的芯片进行清洗和检测,以排除可能存在的缺陷和故障。
第三步:封装测试芯片制造完成后,需要进行封装和测试,以形成最终的可供使用的芯片产品。
封装测试的主要步骤包括:1.封装:将制造好的芯片放置在塑料或陶瓷封装体中,并使用焊接或线缝将芯片与封装体连接起来。
2.金线键合:使用金线将芯片的引脚与封装体上的引脚连接起来,以形成电路的连接。
3.制卡:将封装好的芯片焊接到载板上,形成芯片模块。
4.测试:对封装好的芯片进行功能测试、可靠性测试和性能测试,以确保芯片的质量和性能达到设计要求。
5.修补和排序:对测试后出现的故障芯片进行修补或淘汰,将合格芯片分组进行分类和排序。
以上就是半导体芯片生产工艺流程的主要步骤,每个步骤都需要精密的设备和技术来完成。
半导体制造工艺流程
半导体制造工艺流程1、晶片生长:通过化学气相沉积或者其他方法,在硅片上生长晶体层。
2、切片:将晶片切割成适当尺寸的小片。
3、清洗:对切割好的硅片进行清洗,去除表面的杂质和污渍。
4、扩散:在硅片表面扩散掺杂剂,形成P-N结。
5、光刻:使用光刻胶覆盖在硅片表面,然后通过光刻机进行曝光和显影,形成芯片图案。
6、腐蚀:利用化学腐蚀或者等离子腐蚀技术,去除不需要的硅片部分。
7、离子注入:将掺杂剂通过离子注入技术,导入芯片内部,形成电子器件。
8、金属化:在芯片表面镀上金属膜,用于导电或者连接。
9、封装:将芯片封装在塑料封装中,以保护芯片不受外界环境影响。
以上是一般的半导体制造工艺流程,实际操作中还会有更多的细节和环节需要考虑。
半导体制造工艺流程的精密和复杂性要求操作人员具备高超的技术和严谨的态度,以确保产品的质量和稳定性。
半导体制造工艺流程是一项非常复杂的过程,需要经过多个严格的步骤和专业设备的加工。
在半导体工艺流程中,硅片的处理和加工是至关重要的环节。
一般来说,半导体制造工艺流程包括晶片生长、切片、清洗、扩散、光刻、腐蚀、离子注入、金属化和封装等环节。
晶片的生长是半导体制造的第一步。
常用的方法包括化学气相沉积(CVD)和分子束外延生长(MBE)。
CVD是将各种气态化合物通过化学反应在基板表面沉积形成晶体层。
而MBE则通过熔融金属制备的原子蒸气束外延到基板表面形成晶体。
不同的生长方法具有不同的特点和适用范围,根据具体的工艺需求来选择适当的生长方法。
切片是将生长好的晶片切割成适当尺寸的小片。
切割时需要保证切片的平整度和表面质量,以确保后续加工步骤的精度。
切片工艺要求切削设备的控制精度和稳定性都非常高。
清洗是将切割好的硅片进行清洗,去除表面的杂质和污渍。
清洗是非常重要的步骤,因为杂质和污渍的存在会对后续的加工造成干扰,影响产品的质量。
扩散是将掺杂剂通过高温加热的方法扩散到硅片表面,形成P-N结。
这一步骤对产品的性能起着决定性的影响,需要严格控制加热温度和时间,以确保掺杂物均匀扩散到硅片内部。
半导体芯片工艺流程
半导体芯片工艺流程半导体芯片工艺流程是指在制造半导体芯片的过程中,所采取的一系列步骤和工艺。
下面将为大家介绍一下这个过程。
首先是晶片的制备,晶片是半导体芯片的基础。
晶片的制备方法有很多种,比较常用的是单晶生长法。
首先是挑选高纯度的单晶硅进行清洗,然后将之放入高温炉中,通过化学反应使之结晶成为晶片。
这一过程需要精确控制温度和时间,确保晶片的质量。
接下来是光刻技术。
光刻技术是将电路图案转移到晶片表面的关键步骤。
首先,将特制的光刻胶涂覆在晶片上,然后使用光掩膜对胶涂覆区域进行遮光。
接着使用紫外光照射,通过光掩膜上的透明区域,将光刻胶曝光成相应的电路图案。
然后是电子束曝光和刻蚀。
电子束曝光技术是一种高分辨率制作电路图案的方法。
通过通过纳米级的电子束束缚,将电路图案逐一曝光在晶片上。
然后使用刻蚀技术将多余的材料去除,只保留需要的电路形状。
之后是离子注入技术。
离子注入技术是将所需的杂质注入晶片内部的过程,以改变材料的导电性质。
在光刻和刻蚀后,晶片暴露在空气中容易受到污染,将会影响杂质的控制。
因此,在注入前,需要对晶片进行表面清洗和排除静电,以保证注入过程的准确性。
最后是金属化技术。
金属化是为了形成晶片上各个电路之间的连接,需要在晶片上铺设导电金属。
首先将导电金属颗粒制成糊状混合物,将其涂覆在晶片上,在高温下使金属糊固化,并形成连续的金属线。
然后使用化学腐蚀和抛光工艺,去除多余的导电金属,使每个电路之间的连接更加精确。
通过以上的工艺流程,半导体芯片制造完成。
当然,除了以上的工艺流程,还有很多补充工艺,比如薄膜沉积、薄膜刻蚀等,都是为了增加芯片的功能和性能。
总结起来,半导体芯片工艺流程是一项复杂而繁琐的过程,需要对每个步骤进行精确的控制和管理。
工艺流程的优化和改进将直接影响到芯片的质量和性能,因此在芯片制造过程中,需要精心设计和细致操作,以确保芯片的高质量。
【半导体芯片制造】芯片制作工艺流程
芯片制作工艺流程工艺流程1) 表面清洗晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护之,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。
2) 初次氧化有热氧化法生成SiO2 缓冲层,用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力氧化技术干法氧化Si(固) + O2 àSiO2(固)湿法氧化Si(固) +2H2O àSiO2(固) + 2H2干法氧化通常用来形成,栅极二氧化硅膜,要求薄,界面能级和固定电荷密度低的薄膜。
干法氧化成膜速度慢于湿法。
湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。
当SiO2膜较薄时,膜厚与时间成正比。
SiO2膜变厚时,1膜厚与时间的平方根成正比。
因而,要形成较厚的SiO2膜,需要较长的氧化时间。
SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH 基等氧化剂的数量的多少。
湿法氧化时,因在于OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。
氧化反应,Si 表面向深层移动,距离为SiO2膜厚的0.44倍。
因此,不同厚度的SiO2膜,去除后的Si表面的深度也不同。
SiO2膜为透明,通过光干涉来估计膜的厚度。
这种干涉色的周期约为200nm,如果预告知道是几次干涉,就能正确估计。
对其他的透明薄膜,如知道其折射率,也可用公式计算出(d SiO2) / (d ox) = (n ox) / (n SiO2)。
SiO2膜很薄时,看不到干涉色,但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。
也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。
SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。
(1 00)面的Si的界面能级密度最低,约为10E+10 -- 10E+11/cm –2 .e V -1 数量级。
(100)面时,氧化膜中固定电荷较多,固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。
3) CVD(Chemical Vapor deposition)法沉积一层Si3N4(Hot CVD或LPCVD)。
半导体工艺制程
半导体工艺制程
半导体制程是指制造一片芯片的流程,从最简单的硅晶圆片开始,经过设计、制造、封装等步骤,再加上测试,才能制成一块完整的芯片。
半导体制程可分为三个主要步骤:第一是“硅晶圆片”,第
二是“晶圆”,第三是“芯片”。
硅晶圆片是指制造IC芯片所用
的硅片。
1.“硅晶圆片”:制造半导体芯片需要大量的硅片,这些硅
片通常由硅、石墨、氧化硅等材料制成。
制作硅晶圆片的方法有很多种,其中最常用的是光刻。
光刻技术是用光来控制物质和气体的流动方向,利用光照射在硅片上形成的薄膜来刻蚀图形。
2.晶圆:把晶圆(也称晶圆片)上一层一层地剥离开来就可以得到半导体芯片了。
晶圆表面上有很多微小的孔洞,这些孔洞就叫栅极。
这些栅极就像是一块磁铁,把电子吸引到这些孔洞中去,然后通过半导体材料的性质让电子穿过栅极从而实现电路功能。
3.芯片:将栅极上的电子通过晶体管等电路元件转化为电流,并以一定频率进行周期性的流动。
(因此产生了开关效应)从而
实现信号的产生和传输。
—— 1 —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、"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)。
芯片制作工艺流程
工艺流程
1) 表面清洗
晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护之,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。
2) 初次氧化
有热氧化法生成SiO2 缓冲层,用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力
氧化技术
干法氧化Si(固) + O2 àSiO2(固)
湿法氧化Si(固) +2H2O àSiO2(固) + 2H2
干法氧化通常用来形成,栅极二氧化硅膜,要求薄,界面能级和固定电荷密度低的薄膜。
干法氧化成膜速度慢于湿法。
湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。
当SiO2膜较薄时,膜厚与时间成正比。
SiO2膜变厚时,
1
膜厚与时间的平方根成正比。
因而,要形成较厚的SiO2膜,需要较长的氧化时间。
SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH 基等氧化剂的数量的多少。
湿法氧化时,因在于OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。
氧化反应,Si 表面向深层移动,距离为SiO2膜厚的0.44倍。
因此,不同厚度的SiO2膜,去除后的Si表面的深度也不同。
SiO2膜为透明,通过光干涉来估计膜的厚度。
这种干涉色的周期约为200nm,如果预告知道是几次干涉,就能正确估计。
对其他的透明薄膜,如知道其折射率,也可用公式计算出
(d SiO2) / (d ox) = (n ox) / (n SiO2)。
SiO2膜很薄时,看不到干涉色,但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。
也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。
SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。
(1 00)面的Si的界面能级密度最低,约为10E+10 -- 10E+11/cm –2 .e V -1 数量级。
(100)面时,氧化膜中固定电荷较多,固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。
3) CVD(Chemical Vapor deposition)法沉积一层Si3N4(Hot CVD或LPCV
D)。
1 常压CVD (Normal Pressure CVD)
2
NPCVD为最简单的CVD法,使用于各种领域中。
其一般装置是由(1)输送反应气体至反应炉的载气体精密装置;(2)使反应气体原料气化的反应气体气化室;(3)反应炉;(4)反应后的气体回收装置等所构成。
其中中心部分为反应炉,炉的形式可分为四个种类,这些装置中重点为如何将反应气体均匀送入,故需在反应气体的流动与基板位置上用心改进。
当为水平时,则基板倾斜;当为纵型时,着反应气体由中心吹出,且使基板夹具回转。
而汽缸型亦可同时收容多数基板且使夹具旋转。
为扩散炉型时,在基板的上游加有混和气体使成乱流的装置。
2 低压CVD (Low Pressure CVD)
此方法是以常压CVD 为基本,欲改善膜厚与相对阻抗值及生产所创出的方法。
主要特征:(1)由于反应室内压力减少至10-1000Pa而反应气体,载气体的平均自由行程及扩散常数变大,因此,基板上的膜厚及相对阻抗分布可大为改善。
反应气体的消耗亦可减少;(2)反应室成扩散炉型,温度控制最为简便,且装置亦被简化,结果可大幅度改善其可靠性与处理能力(因低气压下,基板容易均匀加热),因基可大量装荷而改善其生产性。
3 热CVD (Hot CVD)/(thermal CVD)
此方法生产性高,梯状敷层性佳(不管多凹凸不平,深孔中的表面亦产生反应,
3
及气体可到达表面而附着薄膜)等,故用途极广。
膜生成原理,例如由挥发性金属卤化物(MX)及金属有机化合物(MR)等在高温中气相化学反应(热分解,氢还原、氧化、替换反应等)在基板上形成氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、高熔点金属、金属、半导体等薄膜方法。
因只在高温下反应故用途被限制,但由于其可用领域中,则可得致密高纯度物质膜,且附着强度极强,若用心控制,则可得安定薄膜即可轻易制得触须(短纤维)等,故其应用范围极广。
热CVD法也可分成常压和低压。
低压CVD适用于同时进行多片基片的处理,压力一般控制在0.25-2.0Torr之间。
作为栅电极的多晶硅通常利用HCVD法将SiH4或Si 2H。
气体热分解(约650 oC)淀积而成。
采用选择氧化进行器件隔离时所使用的氮化硅薄膜也是用低压CVD法,利用氨和SiH4 或Si2H6反应面生成的,作为层间绝缘的SiO2薄膜是用SiH4和O2在400 --4500 oC的温度下形成
SiH4 + O2 –-SiO2 + 2H2
或是用Si(OC2H5)4 (TEOS: tetra –ethoxy –silanc )和O2在750 oC左右的高温下反应生成的,后者即采用TEOS形成的SiO2膜具有台阶侧面部被覆性能好的优点。
前者,在淀积的同时导入PH3 气体,就形成磷硅玻璃(PSG:phosphor –silicate –glass)再导入B2H6气体就形成BPSG(borro –phos phor –silicate –glass)膜。
这两种薄膜材料,高温下的流动性好,广泛用来作为表面平坦性好的层间绝缘膜。
4 电浆增强CVD (Plasma Enhanced CVD)
4
NPCVD 法及LPCVD 法等皆是被加热或高温的表面上产生化学反应而形成薄膜。
PECVD是在常压CVD或LPCVD的反应空间中导入电浆(等离子体),而使存在于空间中的气体被活化而可以在更低的温度下制成薄膜。
激发活性物及由电浆中低速电子与气体撞击而产生。
光CVD (Photo CVD)
PECVD 使薄膜低温化,且又产生如A-Si般的半导体元件。
但由于薄膜制作中需考虑:(1)在除去高温(HCVD)及PECVD时掺入元件中的各种缺陷(如PECVD 中带电粒子撞击而造成的损伤);(2)不易制作的元件(不纯物剖面),不希望在后面受到工程高温处理被破坏,因此希望可于低温中被覆薄膜。
PCVD是解决这此问题的方法之一。
遇热分解时,因加热使一般分子的并进运动与内部自由度被激发(激发了分解时不需要的自由度),相对的,在PCVD 中,只直接激发分解必须的内部自由度,并提供活化物促使分解反应。
故可望在低温下制成几无损伤的薄膜且因光的聚焦及扫描可直接描绘细线或蚀刻。
5 MOCVD (l Organic CVD) &分子磊晶成长(Molecular Beam Epitaxy)
CVD 技术另一重要的应用为MOCVD,此技术与MBE(Molecular Beam Epitaxy) 同为:(1)成长极薄的结晶;(2)做多层构造;(3)多元混晶的组成控制;
(4)目标为化合物半导体的量产。
此有装置有下列特征:(1)只需有一处加热,装
5
置构造简单,量产装置容易设计;(2)膜成长速度因气体流量而定,容易控制;(3)成长结晶特性可由阀的开头与流量控制而定;(4)氧化铝等绝缘物上可有磊晶成长;(5)磊晶成长可有选择,不会被刻蚀。
相反地亦有:(1)残留不纯物虽已改善,但其残留程度极高;(2)更希望再进一步改良对结晶厚度的控制;(3)所用反应气体中具有引火性、发水性,且毒性强的气体极多;(4)原料价格昂贵等缺点。
多层布线间的层间绝缘膜的沉积,以及最后一道工序的芯片保护膜的沉积必须在低温下(450 C 以下)下进行,以免损伤铝布线。
等离子CVD 法就是为此而发明的一种方法。
6 外延生长法(LPE)
外延生长法(epitaxial growth)能生长出和单晶衬底的原子排列同样的单晶薄膜。
在双极型集成电路中,为了将衬底和器件区域隔离(电绝缘),在P型衬底上外延生长N型单晶硅层。
在MOS集成电路中也广泛使用外延生长法,以便容易地控制器件的尺寸,达到器件的精细化。
此时,用外延生长法外延一层杂质浓度低(约10 15 cm-3)的供形成的单晶层、衬底则为高浓度的基片,以降低电阻,达到基极电位稳定的目的。
LPE可以在平面或非平面衬底生长、能获得十分完善的结构。
LPE可以进行掺杂,形成n-和p-型层,设备为通用外延生长设备,生长温度为300 oC-900 oC,生长速率为0.2um-2um/min,厚度0.5um-10 0um,外延层的外貌决定于结晶条件,并直接获得具有绒面结构表面外延层。
6。