半導(dǎo)體器件物理-4孟慶巨.ppt

《半導(dǎo)體器件物理-4孟慶巨.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章集成電路制造工藝芯片制造過程圖形轉(zhuǎn)換：將設(shè)計(jì)在掩膜版(類似于照相底片)上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。摻雜：根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，將各種雜質(zhì)摻雜在需要的位置上，形成晶體管、接觸等。制膜：制作各種材料的薄膜?；静襟E：硅片準(zhǔn)備、外延、氧化、摻雜、淀積、刻蝕、光刻硅片準(zhǔn)備光刻（Lithography）圖形轉(zhuǎn)移：將設(shè)計(jì)在掩膜版(類似于照相底片)上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體單晶片上。光刻的基本原理：利用光敏抗蝕涂層（光刻膠）發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合刻蝕方法在各種薄膜上生成合乎要求的圖形，以實(shí)現(xiàn)、形成金屬電極和布線或表面鈍化的目的。光刻工藝流程光刻三要素：光刻膠、掩膜版和光刻機(jī)–光刻膠又叫光致抗

2、蝕劑，它是由光敏化合物、基體樹脂和有機(jī)溶劑等混合而成的膠狀液體。–光刻膠受到特定波長光線的作用后，導(dǎo)致其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使光刻膠在某種特定溶液中的溶解特性改變。正膠（曝光后可溶）：分辨率高，在超大規(guī)模集成電路工藝中，一般只采用正膠。負(fù)膠（曝光后不可溶）：分辨率差，適于加工線寬≥3?m的線條。插圖fig.4.6正膠：曝光后可溶負(fù)膠：曝光后不可溶亮場版和暗場版曝光的幾種方法接觸式光刻：分辨率較高，但是容易造成掩膜版和光刻膠膜的損傷。接近式曝光：在硅片和掩膜版之間有一個(gè)很小的間隙(10～25mm)，可以大大減小掩膜版的損傷，分辨率較低。投影式曝光：利用透鏡或反射鏡將掩

3、膜版上的圖形投影到襯底上的曝光方法，目前用的最多的曝光方式。（特征尺寸：0.25?m)超細(xì)線條光刻技術(shù)（特征尺寸：0.10?m)甚遠(yuǎn)紫外線(EUV)電子束光刻X射線離子束光刻特征尺寸—工藝水平的標(biāo)志：在保證一定成品率的最細(xì)光刻線條。圖4.7圖形轉(zhuǎn)移：刻蝕技術(shù)濕法刻蝕：利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行刻蝕的方法。濕法化學(xué)刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著廣泛應(yīng)用：磨片、拋光、清洗、腐蝕。優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡單、成本低。缺點(diǎn)是鉆蝕嚴(yán)重、對圖形的控制性較差。濕法刻蝕一般都是各向同性的，即橫向和縱向的腐蝕速率相同。干法刻蝕：主要指利用低壓放電產(chǎn)生的等離子

4、體中的離子或游離基(處于激發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原子基團(tuán)等)與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或通過轟擊等物理作用而達(dá)到刻蝕的目的。濺射與離子束銑蝕：通過高能惰性氣體離子的物理轟擊作用刻蝕，各向異性性好，但選擇性較差。等離子刻蝕(PlasmaEtching)：利用放電產(chǎn)生的游離基與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成揮發(fā)物，實(shí)現(xiàn)刻蝕。選擇性好、對襯底損傷較小，但各向異性較差。反應(yīng)離子刻蝕(ReactiveIonEtching，簡稱為RIE)：過活性離子對襯底的物理轟擊和化學(xué)反應(yīng)雙重作用刻蝕。具有濺射刻蝕和等離子刻蝕兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)兼有各向異性和選擇性好的優(yōu)點(diǎn)。目前，RIE已成為VLSI工藝中應(yīng)

5、用最廣泛的主流刻蝕技術(shù)。摻雜工藝（Doping）摻雜：將需要的雜質(zhì)摻入特定的半導(dǎo)體區(qū)域中，以達(dá)到改變半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)，形成PN結(jié)、電阻、歐姆接觸。摻入的雜質(zhì)主要是：磷(P)、砷(As)——N型硅硼(B)——P型硅摻雜工藝主要包括：擴(kuò)散（diffusion)、離子注入(ionimplantation)。擴(kuò)散擴(kuò)散由雜質(zhì)、溫度物質(zhì)決定的擴(kuò)散系數(shù)來決定。替位式擴(kuò)散：溫度高，擴(kuò)散系數(shù)低。間隙式擴(kuò)散：溫度低，擴(kuò)散系數(shù)高（比替位式擴(kuò)散大6~7個(gè)數(shù)量級），必須嚴(yán)防間隙雜質(zhì)進(jìn)入擴(kuò)散、氧化、退火系統(tǒng)。選擇性擴(kuò)散：用氧化層作為雜質(zhì)擴(kuò)散的掩蔽層?？v向擴(kuò)散的同時(shí)，存在橫向擴(kuò)散。（0.8xj)

6、擴(kuò)散方法主要有固態(tài)源擴(kuò)散和液態(tài)源擴(kuò)散。兩步擴(kuò)散法：?事先進(jìn)行預(yù)擴(kuò)散（預(yù)淀積），?再擴(kuò)散使擴(kuò)散層推進(jìn)到預(yù)期的深度（再擴(kuò)散）。擴(kuò)散適于結(jié)較深（?0.3?m)、線條較粗（?3?m)器件。插fig.13,fig.14,fig2.8擴(kuò)散方法。液態(tài)源擴(kuò)散固態(tài)源擴(kuò)散離子注入：將具有很高能量的雜質(zhì)離子射入半導(dǎo)體襯底中的摻雜技術(shù)，摻雜深度由注入雜質(zhì)離子的能量和質(zhì)量決定，摻雜濃度由注入雜質(zhì)離子的數(shù)目(劑量)決定。離子注入的深度由注入離子的能量和離子的質(zhì)量決定，可以得到精確結(jié)深，尤其是淺結(jié)。低溫（?600oC）、摻雜均勻性好、離子注入劑量可精確控制，重復(fù)性好、橫向擴(kuò)散比縱向擴(kuò)散小得多。

7、可以注入各種各樣的元素并可以對化合物半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜。多數(shù)注入離子停留在與硅晶格位置不一致的位置上，不具有電活性，需要退火處理，激發(fā)電活性。離子注入退火（Annealing）退火：也叫熱處理，集成電路工藝中所有的在氮?dú)獾炔换顫姎夥罩羞M(jìn)行的熱處理過程都可以稱為退火。–激活雜質(zhì)：使不在晶格位置上的離子運(yùn)動(dòng)到晶格位置，以便具有電活性，產(chǎn)生自由載流子，起到雜質(zhì)的作用。–消除損傷退火方式：–爐退火–快速退火：脈沖激光法、掃描電子束、連續(xù)波激光、非相干寬帶頻光源(如鹵光燈、電弧燈、石墨加熱器、紅外設(shè)備等)。氧化（Oxidation）氧化：制備SiO2層SiO2是一種十分理想的電

8、絕緣材料，