微电子加工工艺总结.docx

精品名师归纳总结1、 分立器件和集成电路的区分分立元件：每个芯片只含有一个器件集成电路：每个芯片含有多个元件2、 平面工艺的特点平面工艺是由 Hoerni 于 1960 年提出的在这项技术中,整个半导体表面先形成一层氧化层,再借助平板印刷技术,通过刻蚀去除部分氧化层,从而形成一个窗口P-N 结形成的方法：① 合金结方法A 、 接触加热：将一个 p 型小球放在一个 n 型半导体上,加热到小球熔融B 、 冷却： p 型小球以合金的形式掺入半导体底片,冷却后,小球下面形成一个再分布结晶区,这样就得到了一个pn 结合金结的缺点：不能精确掌握 pn 结的位置②生长结方法半导体单晶是由掺有某种杂质（例如 P 型）的半导体熔液中生长出来的生长结的缺点：不相宜大批量生产扩散结的形成方式与合金结相像点：表面表露在高浓度相反类型的杂质源之中与合金结区分点：不发生相变,杂质靠固态扩散进入半导体晶体内部扩散结的优点扩散结结深能够精确掌握平面工艺制作二极管的基本流程：衬底制备——氧化——一次光刻（刻扩散窗口）——硼预沉积——硼再沉积——二次光刻（刻引线孔）——蒸铝——三次光刻（反刻铝电极）—— P-N 结特性测试3、 微电子工艺的特点可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结高技术含量 设备先进、技术先进。

高精度 光刻图形的最小线条尺寸在亚微米量级,制备的介质薄膜厚度也在纳米量级,而精度更在上述尺度之上超纯 指工艺材料方面,如衬底材料 Si、Ge 单晶纯度达 11 个 9超净 环境、操作者、工艺三个方面的超净,如 VLSI 在 100 级超净室 10 级超净台中制作大批量、低成本 图形转移技术使之得以实现高温 多数关键工艺是在高温下实现, 如：热氧化、扩散、退火 4、芯片制造的四个阶段固态器件的制造分为 4 个大的阶段（粗线条）：① 材料制备② 晶体生长 /晶圆预备③ 晶圆制造、芯片生成④ 封装晶圆制备：（ 1 ）猎取多晶（2 ）晶体生长 制备出单晶,包含可以掺杂（元素掺杂和母金掺杂）（ 3 ）硅片制备 制备出空白硅片硅片制备工艺流程（从晶棒到空白硅片）：晶体预备（直径滚磨、晶体定向、导电类型检查和电阻率检查）→切片→研磨→化学机械抛光（ CMP ）→背处理 → 双面抛光→边缘倒角→抛光→检验 → 氧化或外延工艺 → 打包封装芯片制造的基础工艺增层——光刻——掺杂——热处理5、high-k 技术可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结High —K 技术是在集成电路上使用高介电常数材料的技术,主要用于降低金属化物半导体（ MOS ）晶体管栅极泄漏电流的问题。

集成电路技术的进展是相伴着电路的元器件（如 MOS 晶体管）结构尺寸连续缩小实现的随着 MOS 晶体管结构尺寸的缩小,为了保持棚极对 MOS 晶体管沟道电流的调控才能,需要在尺寸缩小的同时爱护栅极电容的容量,这通常需要通过减小棚极和沟道之间的绝缘介质层厚度来实现,但由此引起的棚极和沟道之间的漏电流问题越来越突出 High — K 技术便是解决这一问题的优选技术方案由于, MOS 器件栅极电容类似于一个平板电容,由于MOS 器件面积、绝缘介质层厚度和介电常数共同打算,因此 MOS 器件栅极电容在器件面积减小的前提下,采纳了High — K 材料后,可以在不减小介质层厚度（因此栅极泄漏电流而不增加）的前提下,实现爱护栅极电容容量不减小的目标 High — K 材料技术已被英特尔和 IBM 应用到其新开发的 45mm 量产技术中目前业界常用的 High — K 材料主要是包括 HfO 2 在内的 Hf 基介质材料6、拉单晶的过程装料——融解——种晶——引晶——放肩——等径——收尾——完成7 、外延技术的特点和应用外延特点：生成的晶体结构良好 掺入的杂质浓度易掌握可形成接近突变 pn 结的特点外延分类：按工艺分类A 气相外延（ VPE ）利用硅的气态化合物或者液态化合物的蒸汽,在加热的硅衬底表面和氢发生反应或自身发生分解仍原出硅。

可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结B 液相外延（ LPE ）衬底在液相中,液相中析出的物质并以单晶形式淀积在衬底表面的过程此法广泛应用于 III-V 族化合半导体的生长缘由是化合物在高温下易分解,液相外延可以在较低的温度下完成C 固相外延（ SPE ）D 分子束外延（ MBE ）在超高真空条件下,利用薄膜组分元素受热蒸发所形成的原子或分子束,以很高的速度直接射到衬底表面,并在其上形成外延层的技术特点：生长时衬底温度低,外延膜的组分、掺杂浓度以及分布可以实现原子 级的精确掌握按导电类型分类n 型外延： n/n, n/p 外延 p 型外延： p/n, p/p 外延按材料异同分类同质外延：外延层和衬底为同种材料,例如硅上外延硅异质外延：外延层和衬底为不同种材料,例如 SOI〔〔 绝缘体上硅 〕是一种特别的硅片,其结构的主要特点是在有源层和衬底层之间插入绝缘层 ——— 埋氧层来隔断有源层和衬底之间的电气连接 〕按电阻率高低分类正外延：低阻衬底上外延高阻层 n/n+反外延：高阻衬底上外延低阻层硅的气相外延的原理：在气相外延生长过程中,有两步 ： 质量输运过程－－反应剂输运到衬底表面表面反应过程－－在衬底表面发生化学反应释放出硅原子掺杂有意掺杂：按器件对外延导电性和电阻率的要求,在外延的同时掺入适量的杂质,这称为有意掺杂。

自掺杂：衬底中的杂质因挥发等而进入气流,然后重新返回外延层杂质外扩散 : 重掺杂衬底中的杂质通过热扩散进入外延层外延的应用1 、双极型电路： n/n +外延 ,在 n 型外延层上制作高频功率晶体管n/p 外延 ：双极型传统工艺在 p 衬底上进行 n 型外延通过简洁的 p 型杂质隔离扩散,实现双极型集成电路元器件的隔离可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结2 、MOS 电路:外延膜的主要应用是作为双极型晶体管的集电极外延膜在 MOS 集成电路中的较新应用是利用重掺杂外延减小闩锁效应（寄生闸流管效应）8 、分子束外延（ MBE ）的原理及其应用在超高真空下,热分子束由喷射炉喷出,射到衬底表面,外延生长出外延层9 、二氧化硅膜的用途表面钝化 ：爱护器件的表面及内部,禁锢污染物掺杂阻挡层 ：作为杂质扩散的掩蔽膜,杂质在二氧化硅中的运行速度低于在硅中的运行速度绝缘介质 ： IC 器件的隔离和多层布线的电隔离, MOSFET 的栅电极, MOS 电容的绝缘介质10 、二氧化硅膜的获得方法A ：热氧化工艺B ：化学气相淀积工艺C ：溅射工艺D ：阳极氧化工艺11 、热氧化机制① 线性阶段,② 抛物线阶段（生长逐步变慢,直至不行忍耐）影响氧化速率的因素有 ：氧化剂、晶向、掺杂类型和浓度、氧化剂的分压。

热氧化生长方法：（ 1 ） 干氧氧化 ：干燥氧气,不能有水分随着氧化层的增厚,氧气扩散时间延长,生长速率减慢适合较薄的氧化层的生长氧化剂扩散到 SiO 2/Si 界面与硅反应 2 ） 水汽氧化 : 气泡发生器或氢氧合成气源原理：（ 3 ） 湿氧氧化 ：湿氧氧化的各种性能都是介于干氧氧化和水汽氧化之间,其掩蔽才能和氧化质量都能够满意一般器件的要求可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结（ 4 ） 掺氯氧化 ：薄的 MOS 栅极氧化要求特别干净的膜层,假如在氧化中加入氯,器件的性能和干净度都会得到改善减弱二氧化硅中的移动离子（主要是钠离子）的沾污影响,固定 Na +离子 削减硅表面及氧化层的结构缺陷12 、SiO 2 /Si 界面特性：热氧化薄膜是由硅表面生长得到的二氧化硅薄膜高温生长工艺将使 SiO 2 /Si 界面杂质发生再分布,与二氧化硅接触的硅界面的电学特性也将发生变化杂质再分布：有三个因素： ① 分凝效应 ② 扩散速率 ③ 界面移动水汽氧化速率远大于干氧氧化速率,水汽氧化 SiO 2/Si 界面杂质的再分布就远小于干氧氧化湿氧氧化速率介于水汽、干氧之间, SiO 2/Si 界面杂质的再分布也介于水汽、干氧之间。

二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷, 这种正电荷将引起 SiO 2/Si 界面 P-Si 的反型层,以及 MOS 器件阈值电压不稳固等现象可动离子或可动电荷主要是 Na +、K+、H+ 等,这些离子在二氧化硅中都是网络修正杂质,为快扩散杂质其中主要是 Na +在人体与环境中大量存在 Na +,热氧化时简洁发生 Na +沾污加强工艺卫生方可以防止 Na +沾污也可采纳掺氯氧化,固定 Na +离子固定离子或固定电荷主要是氧空位一般认为：固定电荷与界面一个很薄的（约 30 .）过渡区有关,过渡区有过剩的硅离子,过剩的硅在氧化过程中与晶格脱开,但未与氧完全反应干氧氧化空位最少,水汽氧化氧空位最多热氧化时,第一采纳干氧氧化方法可以减小这一现象氧化后,高温惰性气体中退火也能降低固定电荷13 、氧化膜厚度的检测劈尖干涉和双光干涉 ：利用干涉条纹进行测量,由于要制造台阶,所以为破坏性测量比色法： 以肯定角度观看 SiO 2 膜, SiO 2 膜出现干涉颜色,颜色与厚度存在相应关系比色法便利快速,但只是粗略估量椭圆仪法： 入射的椭圆偏振光经氧化膜的多次反射和折射以后,得到了转变椭圆率的反射椭圆偏振光,其转变量和膜厚与折射率相关。

高频 MOS 结构 C-V 法： 测量金属栅极的电容,利用公式测量氧化膜层的厚度14 、化学气相沉积定义化学气相淀积（ Chemical Vapor Deposition ）是通过气态物质的化学反应在衬底上淀积薄膜的工艺方法与之对应的是： PVD （蒸发和溅射）,它主要应用于导体薄膜可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结15 、淀积技术包括哪两种？ CVD 和 PVD16 、LPCVD 和 APCVD 的主要区分？ LPCVD 有何优势？APCVD ：原料以气相方式被输送到反应器内,原料气体向衬底基片表面扩散,被基片吸附,由于基片的温度高或其它能量供应应原料气体,使其发生表面化学反应,生成物在基片表面形成薄膜,而生成物中的其它物质是气相物质,扩散到气相中被带走LPCVD ： 低压情形下,分子自由程较长,薄膜电极的匀称性较高LPCVD 相对 APCVD 的特点：增加了真空系统,气压在 1-10 -2 Torr 之间压下分子自由程长,可以竖放基片热系统一般是电阻热壁式17 、PECVD 的机理？ PECVD 有何优势？优势： 采纳等离子体把电能耦合到气体中,促进化学反应进行 ,由此淀积薄膜。

因此该法可以在较低温度下淀积薄膜PECVD 常常是低温顺低压的结合机理 ：反应器的射频功率使低压气体（真空度 1-10Torr ）产生非平稳辉光放电,雪崩电离激发出的。