晶圆扩散工艺

第三章 扩散工艺

在前面“材料工艺”一章，我们就曾经讲过一种叫“三重扩散”的工艺，那是对衬底而言相同导电类型杂质扩散。这样的同质高浓度扩散，在晶体管制造中还常用来作欧姆接触，如做在基极电极引出处以降低接触电阻。除了改变杂质浓度，扩散的另一个也是更主要的一个作用，是在硅平面工艺中用来改变导电类型，制造PN结。

第一节 扩散原理

扩散是一种普通的自然现象，有浓度梯度就有扩散。扩散运动是微观粒子原子或分子热运动的统计结果。在一定温度下杂质原子具有一定的能量，能够克服某种阻力进入半导体，并在其中作缓慢的迁移运动。

一．扩散定义 在高温条件下，利用物质从高浓度向低浓度运动的特性，将杂质原子以一定的可控性掺入到半导体中，改变半导体基片或已扩散过的区域的导电类型或表面杂质浓度的半导体制造技术，称为扩散工艺。

二．扩散机构

杂质向半导体扩散主要以两种形式进行： 1．替位式扩散

一定温度下构成晶体的原子围绕着自己的平衡位置不停地运动。其中总有一些原子振动得较厉害，有足够的能量克服周围原子对它的束缚，跑到其它地方，而在原处留下一个“空位”。这时如有杂质原子进来，就会沿着这些空位进行扩散，这叫替位式扩散。硼（B）、磷（P）、砷（As）等属此种扩散。

2．间隙式扩

晶圆（Wafer） 制程工藝學習

晶圆（Wafer）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吋 硅晶棒，约需2天半时间长成。经研磨、拋光、切片后，即成半导体之原料 晶圆片。

光 学 显 影

光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到光阻 下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率，更在 IC 制程的进步上，扮演着 最关键的角色。由于光学上的需要，此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为 黄光区。

干 式 蚀 刻 技 术

在半导体的制程中，蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻（又称为电浆蚀刻）是目前最常用的蚀刻方式，其以气体作为主要的蚀刻媒介，并藉由电浆能量来驱动反应。

电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先，电浆会将蚀刻气体分子分解，产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外，电浆也会把这些化学成份离子化，使其带

晶圆制造过程

集成电路的生产从抛光硅片的下料开始。图4.16的截面图按顺序展示了构成一个简单的MOS栅极硅晶体管结构所需要的

基础工艺。每一步工艺生产的说明如下：

第一步：增层工艺。对晶圆表面的氧化会形成一层保护薄膜，它

可作为掺杂的屏障。这层二氧化硅膜被称为场氧化层。 第二步：光刻工艺。光刻制程在场氧化层上开凹孔以定义晶体管

的源极、栅极和漏极的特定位置。

第三步：增层工艺。接下来，晶圆将经过二氧化硅氧化反应加工。晶圆暴露的硅表面会生长一层氧化薄膜。它可作为栅极氧化层。 第四步：增层工艺。在第四步，晶圆上沉积一层多晶硅作为栅极

构造的。

第五步：光刻工艺。在氧化层/多晶硅层按电路图形刻蚀的两个

开口，它们定义了晶体管的源极和漏极区域。

第六步：掺杂工艺。掺杂加工用于在源极和漏极区域形成N阱。 第七步：增层工艺。在源极和漏极区域生长一层氧化膜。 第八步：光刻工艺。分别在源极、栅极和漏极区域刻蚀形成的孔，

称为接触孔。

第九步：增层工艺。在整个晶圆的表面沉积一层导电金属，该金

属通常是铝的合金。

第十步：光刻工艺。晶圆表面金属镀层在芯片和街区上的部分按照电路图形被除去。金属膜剩下的部分将芯片的每个元件准确无

误地按照设计要求互相连接

扩散炉工艺报告

一、太阳能电池板原理介绍：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

二、硅太阳能电池工作原理与结构：

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当

设备工艺调试（扩散 ＰＥ）

扩散调试（针对喷淋、串级控制、压力补偿设备）

工艺调试前的准备工作

１ 压力补偿功能是否正常运行 压力平衡系统调试

压力平衡主要由压力传感器、压力控制器、流量计组成。 压力传感器调试

压力传感器有两个气体压力检测口

一个与大气相通<1>一个与反应管相通<2><1>直接空开、<2>通过PFA管与热偶管相连。 注意不要将两个接口接反，检验方法：可以用口对准其中一个吹气可以发现控制器检测值增大否则可能接反了。 2 流量计调试

同时按“ENT”和“?”进入参数设定模式。（3秒以上） C03 值选为1

流量计出气口要接到石英连接器上，即补气口（将原来排废管上的补气口堵上）。 3 压力控制器

常按“set”ATU设为1时自整定，在设备连接好时进行补气时，将该值设定成1进行自整定（类似温度控制PID整定）

OLH为限幅输出，一般设定为20%，（即在补气时流量计瞬时值不要超过10L/min） 如果压力控制器变化太快可以将延时设置成五（DF）

在STOP模式下边按SET边按R/S键4秒以上，进行工程技术模式： F00 MODE=128

F21 INP=35 PGDp=0 PGSH=1000 SLH=1000 F60 CMP

扩散炉工艺报告

一、太阳能电池板原理介绍：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

二、硅太阳能电池工作原理与结构：

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当

扩散炉工艺报告

一、太阳能电池板原理介绍：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

二、硅太阳能电池工作原理与结构：

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当

晶圆切片和线锯制造技术 一，高（PI）的

和五普拉萨德，j的李米Bhagavat

机械工程学系，纽约州立大学石溪分校，纽约11794-2300

摘要：线锯，其能力削减半导体材料非常薄硅片多晶硅铸锭从大直径， 已经成为一个领先的技术和光伏产业的晶圆生产半导体。 不过，该电线 锯切过程中仍缺乏理论方法和不正确的理解。 近代强制 更准确，高效的制造，使人们必须明白这研磨液和切削过程 优化它。 由于认识到这个续集，控制工具，可以发展成为监测的最佳工艺。 本文

之间作出比较，有丝锯和内径（ID）的锯已用于切割半导体晶片。 这种比较优势带出了线锯锯过身份证尊重多数。

简介：线锯，技术操作上的自由磨料加工（FAM的），是一种新兴技术 大直径薄壁晶体和晶圆生产半导体光电（PV）产业。 它的优点

跨度从生产产量和生产效率非常薄的硅片小切口损失高。 自中世纪时代 线锯已被认定的石头用于切割各种材料，如硬和其他花岗岩砖。

不过，线锯裁剪质量要求的条件，并在晶圆厚度是非常不同的电子产品 和光电应用的过程比传统的。

评价一个线锯切割过程表明，它是一个不好理解的现象，没有模型

存在的仿真

台湾,林明献

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非接触晶圆测试原理及应用

张林海 张俊 赖海波 无锡华润华晶微电子有限公司五分厂

摘 要：本文介绍非接触晶圆测试系统的原理和在半导体生产中的主要应用，包括以表面光电压测试（SPV）为基础的介质层可动电荷测试、C-V测试和I-V测试，体硅表面掺杂以及扩散长度、载流子寿命等应用。 关键词：非接触、电荷、SPV

Abstract：This paper introducing non-contact electrical measurement system produce a medium application in the semi-conductor, mainly include the test principle, Surface photo voltage，Mobile charge, C-V and I-V, at the same time still some applications aiming at other equipmentses and materials in the semi-conductor. Key word: non-contact charge SPV

一、 引言

随着非接触