半导体制造技术实践总结

半导体制造技术实践总结报告

姓 名： 学 号： 学 科： 学 院： 导 师 姓 名： 指 导 教 师：

2014 年 春季 学期

一、实践目的

通过生产实习学习半导体器件与集成电路相关制造工艺原理，掌握半导体工艺设备的结构原理、操作方法和半导体制造工艺技术以及工艺过程测试与分析方法，并学以致用、理论联系实际，巩固和理解所学的理论知识。同时了解半导体器件和集成电路的新工艺和新技术，积累实践知识，拓宽专业知识面，为器件和集成电路的设计与制造奠定基础。另外，培养在实际生产过程中发现问题、分析问题、解决问题和独立工作的能力，增强综合实践能力，建立劳动观念、实践观念和创新意识，树立实事求是、严肃认真的科学态度，提高综合素质。同时生产实践也是了解本专业发展现状、把握科技前沿脉搏和半导体相关专业

第一章

2、列出20世纪上半叶对半导体产业发展做出贡献的4种不同产业。P2

答：真空管电子学、无线电通信、机械制表机及固体物理。

3、什么时间、什么地点、由谁发明了固体晶体管？P3 答：1947年12月16日在贝尔电话实验室由威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿发明了固体晶体管。5、列出5个集成时代，指出每个时代的时间段，并给出每个时代每个芯片上的元件数。P4

6、什么是硅片？什么是衬底？什么是芯片？

答：芯片也称为管芯（单数和复数芯片或集成电路），硅圆片通常被称为衬底

8、列出集成电路制造的5个重要步骤，简要描述每个步骤。P4

10、列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势。P8

11、什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？P9 13、什么是摩尔定律？它预测了什么？这个定律正确吗？P10

14、自1947年以来靠什么因素使芯片价格降低？给出这种变化的两个原因。

16、描述硅片技师和设备技师的职责。P16

第三章

11.解释pn结反偏时发生的情况。P45

答：导致通过二极管的电流很小，甚至没有电流。

12.解释pn结正偏时发生的情况。P45

答：将一正偏施加于pn结，电路中n区电子从偏压电源负极被排斥。多余的电子从负极注入到充满空穴的p区，使n区中

第一章

2、列出20世纪上半叶对半导体产业发展做出贡献的4种不同产业。P2 答：真空管电子学、无线电通信、机械制表机及固体物理。 3、什么时间、什么地点、由谁发明了固体晶体管？P3

答：1947年12月16日在贝尔电话实验室由威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿发明了固体晶体管。

5、列出5个集成时代，指出每个时代的时间段，并给出每个时代每个芯片上的元件数。P4 6、什么是硅片？什么是衬底？什么是芯片？

答：芯片也称为管芯（单数和复数芯片或集成电路），硅圆片通常被称为衬底 8、列出集成电路制造的5个重要步骤，简要描述每个步骤。P4

10、列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势。P8 11、什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？P9

13、什么是摩尔定律？它预测了什么？这个定律正确吗？P10

14、自1947年以来靠什么因素使芯片价格降低？给出这种变化的两个原因。 16、描述硅片技师和设备技师的职责。P16

第三章

11.解释pn结反偏时发生的情况。P45

答：导致通过二极管的电流很小，甚至没有电流。

12.解释pn结正偏时发生的情况。P45

答：将一正偏施加于pn结，电路中n区电子从偏压电源负极被排斥。多余的电子从负

精品资料

可编辑修改 1. 分别简述RVD 和GILD 的原理，它们的优缺点及应用方向。

快速气相掺杂(RVD, Rapid Vapor-phase Doping) 利用快速热处理过程(RTP)将处在掺杂剂气氛中的硅片快速均匀地加热至所需要的温度，同时掺杂剂发生反应产生杂质原子，杂质原子直接从气态转变为被硅表面吸附的固态，然后进行固相扩散，完成掺杂目的。

同普通扩散炉中的掺杂不同，快速气相掺杂在硅片表面上并未形成含有杂质的玻璃层；同离子注入相比(特别是在浅结的应用上)，RVD 技术的潜在优势是：它并不受注入所带来的一些效应的影响；对于选择扩散来说，采用快速气相掺杂工艺仍需要掩膜。另外，快速气相掺杂仍然要在较高的温度下完成。杂质分布是非理想的指数形式，类似固态扩散，其峰值处于表面处。

气体浸没激光掺杂(GILD: Gas Immersion Laser Doping) 用准分子激光器(308nm) 产生高能量密度(0.5—2.0J/cm2)的短脉冲(20-100ns)激光，照射处于气态源中的硅表面；硅表面因吸收能量而变为液体层；同时气态掺杂源由于热解或光解作用产生杂质原子；通过液相扩散，杂质原子进入这个很薄的液体层，溶解在液体层中的杂质扩散速度比在固体

微电子期末复习

集成电路发展历史：1947年。贝尔实验室，点接触晶体管，1956年诺贝尔物理奖。

1948年 W. Shockley 提出结型晶体管概念 1950年 第一只NPN结型晶体管 1959年第一个集成电路

集成电路--将多个电子元件（晶体管、二极管、电容、 电阻、电抗等）集成到（硅）衬底

上。

集成电路的制造步骤：1硅片制备2硅芯片制造（重点）3硅片测试/拣选4装配与

封装5终测

关键尺寸(CD)：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。 它是衡量集成

电路设计和制造水平的重要尺度，关键尺寸 越小，芯片的集成度越高，速度越快，性能越好。

摩尔定律：Moore 定律是在1965 年 由INTEL公司的Gordon Moore 提出的，

其内容 是：硅集成电路按照4 年为一代，每代的芯片 集成度要翻两番、工艺 线宽约缩小30%，IC工 作速度提高1.5倍等发展 规律发展。

单晶硅：单晶硅，也称硅单晶，具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向

具有不同的性质，是一种良好的半导材料。 1用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制

半导体制造工艺

1

NPN高频小功率晶体管制造的工艺流程为：

外延片——编批——清洗——水汽氧化——一次光刻——检查——清洗——干氧氧化——硼注入——清洗——UDO淀积——清洗——硼再扩散——二次光刻——检查——单结测试——清洗——干氧氧化——磷注入——清洗——铝下CVD——清洗——发射区再扩散——三次光刻——检查——双结测试——清洗——铝蒸发——四次光刻——检查——氢气合金——正向测试——清洗——铝上CVD——检查——五次光刻——检查——氮气烘焙——检查——中测——中测检查——粘片——减薄——减薄后处理——检查——清洗——背面蒸发——贴膜——划片——检查——裂片——外观检查——综合检查——入中间库。

PNP小功率晶体管制造的工艺流程为：

外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查（tox）——一次光刻——QC检查——前处理——基区CSD涂覆——CSD预淀积——后处理——QC检查（R□）——前处理——基区氧化扩散——QC检查（tox、R□）——二次光刻——QC检查——单结测试——前处理——POCl3预淀积——后处理（P液）——QC检查——前处理——发射区氧化——QC检查（tox）——前处理——发射区再扩散（R□）——前处理——

半导体制造工艺

1

NPN高频小功率晶体管制造的工艺流程为：

外延片——编批——清洗——水汽氧化——一次光刻——检查——清洗——干氧氧化——硼注入——清洗——UDO淀积——清洗——硼再扩散——二次光刻——检查——单结测试——清洗——干氧氧化——磷注入——清洗——铝下CVD——清洗——发射区再扩散——三次光刻——检查——双结测试——清洗——铝蒸发——四次光刻——检查——氢气合金——正向测试——清洗——铝上CVD——检查——五次光刻——检查——氮气烘焙——检查——中测——中测检查——粘片——减薄——减薄后处理——检查——清洗——背面蒸发——贴膜——划片——检查——裂片——外观检查——综合检查——入中间库。

PNP小功率晶体管制造的工艺流程为：

外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查（tox）——一次光刻——QC检查——前处理——基区CSD涂覆——CSD预淀积——后处理——QC检查（R□）——前处理——基区氧化扩散——QC检查（tox、R□）——二次光刻——QC检查——单结测试——前处理——POCl3预淀积——后处理（P液）——QC检查——前处理——发射区氧化——QC检查（tox）——前处理——发射区再扩散（R□）——前处理——

半导体制造工艺

1

NPN高频小功率晶体管制造的工艺流程为：

外延片——编批——清洗——水汽氧化——一次光刻——检查——清洗——干氧氧化——硼注入——清洗——UDO淀积——清洗——硼再扩散——二次光刻——检查——单结测试——清洗——干氧氧化——磷注入——清洗——铝下CVD——清洗——发射区再扩散——三次光刻——检查——双结测试——清洗——铝蒸发——四次光刻——检查——氢气合金——正向测试——清洗——铝上CVD——检查——五次光刻——检查——氮气烘焙——检查——中测——中测检查——粘片——减薄——减薄后处理——检查——清洗——背面蒸发——贴膜——划片——检查——裂片——外观检查——综合检查——入中间库。

PNP小功率晶体管制造的工艺流程为：

外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查（tox）——一次光刻——QC检查——前处理——基区CSD涂覆——CSD预淀积——后处理——QC检查（R□）——前处理——基区氧化扩散——QC检查（tox、R□）——二次光刻——QC检查——单结测试——前处理——POCl3预淀积——后处理（P液）——QC检查——前处理——发射区氧化——QC检查（tox）——前处理——发射区再扩散（R□）——前处理——

半导体制造工艺概况

教学目的

1 掌握常见器件的隔离工艺

2 了解典型双极型集成电路制造工艺 3 了解典型CMOS器件制造工艺

教学重点： 器件的隔离工艺

教学难点： 器件的隔离工艺

教学过程：

2.1引言 集成电路的制造要经过大约450道工序，消耗6~8周的时间，看似复杂，而实际上是将几大工艺技术顺序、重复运用的过程，最终在硅片上实现所设计的图形和电学结构。在讲述各个工艺之前，介绍一下集成电路芯片的加工工艺过程，使学生对半导体制造的全局有一个认识，并对各个工艺在整个工艺流程中的作用和意义有所了解。集成电路种类很多，以构成电路的晶体管来区分有双极型集成电路和MOS集成电路两类，前者以双极型平面晶体管为主要器件，有晶体管TTL）电路、高速发射极耦合逻辑（ECL）电路、高速低功耗肖特基晶体管SLTTL）电路和集成注入逻辑电路（I2L）几种，后者以MOS管为基础，有N沟道MOS电路（NMOS）、P沟道MOS电路（PMOS）、互补MOS电路（CMOS）等电路结构。

由于CMOS技术在MOS器件工艺中最有代表性，在综合尺寸缩小和工作电压降低的同时获得了工作性能以及集成度的提高，是亚微米集成电路广泛采用的一种器件结构，因此本章将主要介绍双极

半导体制造中常用化学品

半导体制造过程中常用的酸

名称 氢氟酸 盐酸 硫酸

缓冲氧化层蚀刻（BOE） 氢氟酸和氟化铵溶液

磷酸 硝酸

符号 HF HCl H2SO4 HF/ NH4F H3PO4 HNO3

用途

刻蚀二氧化硅（SiO2）以及清洗石英器皿 湿法清洗化学品，2号标准清洗液的一部分，

用来去除硅中的重金属元素 “piranha”溶液（7份H2SO4和3份30%的双氧水）

用来清洗硅片

刻蚀二氧化硅薄膜（SiO2） 刻蚀氮化硅（Si3N4） 用HF和HNO3的混合溶液来 刻蚀磷硅酸盐玻璃（PSG）

半导体制造过程中常用的碱

名称 氢氧化钠 氢氧化铵 氢氧化钾 氢氧化四甲基铵

符号 NaOH NH4OH KOH TMAH

用途 湿法刻蚀 清洗剂 正性光刻胶显影剂 正性光刻胶显影剂

半导体制造过程中常用的溶剂

名称 去离子水 异丙醇 三氯乙烯 丙酮 二甲苯

符号 DI water IPA TCE Acetone Xylene

用途

广泛用于漂洗硅片和稀释清洗剂

通用的清洗剂

用于硅片和一般用途的清洗溶剂 通用的清洗剂（比IPA更强）

强的清洗剂，也可以用来去除硅片边缘光刻胶

半导体制造过程中常用的通用气体

性质

名称/符号 氮气/N2