半导体制造工艺流程

半导体制造工艺流程

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：

半导体元件制造过程可分为

前段（FrontEnd）制程

晶圆处理制程（WaferFabrication；简称WaferFab）、

晶圆针测制程（WaferProbe）；

後段（BackEnd）

构装（Packaging）、

测试制程（InitialTestandFinalTest）

一、晶圆处理制程

晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件（如电晶体、电容体、逻辑闸等），为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程，以微处理器（Microprocessor）为例，其所需处理步骤可达数百道，而其所需加工机台先进且昂贵，动辄数千万一台，其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘（Particle）均需控制的无尘室（Clean-Room），虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关；不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗（Cleaning）之後，接著进行氧化（Oxidation）及沈积，最後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤，以完成晶圆上电路的加工与制作。

二、晶圆针测制程

经过WaferFab之制程後，晶圆上即形成一格格的小格，我们称之为晶方或是晶粒（Die），在一般情形下，同一片晶圆上皆制作相同的晶片，但是也有可能在同一片晶圆上制作不同规格的产品；这些晶圆必须通过晶片允收测试，晶粒将会一一经过针测（Probe）仪器以测试其电气特性，而不合格的的晶粒将会被标上记号（InkDot），此程序即称之为晶圆针测制程（WaferProbe）。然後晶圆将依晶粒为单位分割成一粒粒独立的晶粒

三、IC构装制程

IC構裝製程（Packaging）：利用塑膠或陶瓷包裝晶粒與配線以成積體電路目的：是為了製造出所生產的電路的保護層，避免電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。

半导体制造工艺分类

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

I2L（饱和型）

半导体制造工艺分类

二MOSIC的基本制造工艺：

根据栅工艺分类

A铝栅工艺

B硅栅工艺

其他分类

1、（根据沟道）PMOS、NMOS、CMOS

2、（根据负载元件）E/R、E/E、E/D

半导体制造工艺分类

三Bi-CMOS工艺：

A以CMOS工艺为基础

P阱N阱

B以双极型工艺为基础

双极型集成电路和MOS集成电路优缺点

半导体制造环境要求

主要污染源：微尘颗粒、中金属离子、有机物残留物和钠离子等轻金属例子。

超净间：洁净等级主要由微尘颗粒数/m3

半导体元件制造过程

前段（FrontEnd）制程---前工序

晶圆处理制程（WaferFabrication；简称WaferFab）

典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程

横向晶体管刨面图

纵向晶体管刨面图

NPN晶体管刨面图

1.衬底选择

10Ω.cm111晶向,偏离2O~5O P型Siρ

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

外延层淀积

1。VPE（Vaporousphaseepitaxy)气相外延生长硅

SiCl4+H2→Si+HCl

2。氧化

Tepi>Xjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox

第二次光刻—P+隔离扩散孔

在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离.

第三次光刻—P型基区扩散孔

决定NPN管的基区扩散位置范围

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，

第五次光刻—引线接触孔

第六次光刻—金属化内连线：反刻铝

CMOS工艺集成电路

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

1。光刻I---阱区光刻，刻出阱区注入孔

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

2。阱区注入及推进，形成阱区

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

3。去除SiO2，长薄氧，长Si3N4

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

4。光II---有源区光刻

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

5。光III---N管场区光刻，N管场区注入，以提高场开启，减少闩锁效应及改善阱的接触。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

6。光III---N管场区光刻，刻出N管场区注入孔；N管场区注入。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

7。光Ⅳ---p管场区光刻，p管场区注入，调节PMOS管的开启电压，生长多晶硅。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

8。光Ⅴ---多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

9。光ⅤI---P+区光刻，P+区注入。形成PMOS管的源、漏区及P+保护环。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

10。光Ⅶ---N管场区光刻，N管场区注入，形成NMOS的源、漏区及N+保护环。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

11。长PSG（磷硅玻璃）。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

12。光刻Ⅷ---引线孔光刻。

CMOS集成电路工艺--以P阱硅栅CMOS为例

13。光刻Ⅸ---引线孔光刻（反刻AL）。

晶圓材料（Wafer）

圓晶是制作矽半導體IC所用之矽晶片，狀似圓形，故稱晶圓。材料是「矽」，IC（IntegratedCircuit）厂用的矽晶片即為矽晶體，因為整片的矽晶片是單一完整的晶體，故又稱為單晶體。但在整體固態晶體內，眾多小晶體的方向不相，則為复晶體（或多晶體）。生成單晶體或多晶體与晶體生長時的溫度，速率与雜質都有關系。

一般清洗技术

光学显影

光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了感光胶涂布、烘烤、光罩对准、曝光和显影等程序。

曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外

蝕刻技術（EtchingTechnology）

蝕刻技術（EtchingTechnology）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: