半导体扩散工艺

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

半导体制造工艺期中复习重点

第一章 绪论

1. 集成电路：通过一系列特定的平面制造工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电

容等无源元件，按照一定的的电路互连关系，“集成”在一块半导体单晶片上，并封装在一个保护壳内，能执行特定功能的复杂电子系统。（P1）

2. 半导体工艺实质：重复清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦

化。（P1）

3. 集成电路电阻的结构：金属膜电阻、掺杂的多晶硅电阻、杂质扩散到衬底的特定区域电

阻。（P3）

4. 集成电路的电容结构：（平面型电容）金属膜电容、掺杂的多晶硅电容、杂质扩散到衬

底的特定区域电容。（P4）

5. 半导体集成电路制造：硅片（晶圆）的制备、掩膜版的制作、硅片的制造及元器件的封

装。（P11）图1-20

6. 集成电路发展趋势：a提高芯片性能b提高芯片的可靠性c降低芯片的成本（P13） 7. 特征尺寸:l构成芯片的物理尺寸特征，也是电路的几何尺寸。硅片上的最小特征尺寸被

称为关键尺寸活CD。（CD代表了制造商制造水平的高低和制造能力的大小。P14） 8. 集成电路和各种半导体制造材料：硅、锗、砷化镓等单晶体（P14）

9. 一个给定的电阻率，N型掺杂的浓度地低于P型的浓度，是因为移动的一个电

半导体制造工艺实验

姓名：章叶满 班级：电子1001 学号：10214021

一、氧化 E3:25.1:1.

go athena

#TITLE: Oxide Profile Evolution Example

# Substrate mesh definition line y loc=0 spac=0.05 line y loc=0.6 spac=0.2 line y loc=1

line x loc=-1 spac=0.2 line x loc=-0.2 spac=0.05 line x loc=0 spac=0.05 line x loc=1 spac=0.2

init orient=100

# Anisotropic silicon etch

etch silicon left p1.x=-0.218 p1.y=0.3 p2.x=0 p2.y=0

# Pad oxide and nitride mask deposit oxide thick=0.02 div=1 deposit nitride thick=0.1 div=1 etch nitrid

芯片制造-半导体工艺教程

芯片制造-半导体工艺教程 Microchip Fabrication

----A Practical Guide to Semicondutor Processing

目录:

第一章:半导体工业[1] [2] [3]

第二章:半导体材料和工艺化学品[1] [2] [3]

第三章:晶圆制备[1] [2] [3]

第四章:芯片制造概述[1] [2] [3]

第五章:污染控制[1] [2] [3] [4] [5] [6]

第六章:工艺良品率[1] [2]

第七章:氧化

第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光

第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验

第十章:高级光刻工艺

第十一章:掺杂

第十二章:淀积

第十三章:金属淀积

第十四章:工艺和器件评估

第十五章:晶圆加工中的商务因素

第十六章:半导体器件和集成电路的形成

第十七章:集成电路的类型

第十八章:封装

附录:术语表

[4] [5] 1

芯片制造-半导体工艺教程

#1 第一章 半导体工业--1

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第三章:晶圆制备[1] [2] [3]

第四章:芯片制造概述[1] [2] [3]

第五章:污染控制[1] [2] [3] [4] [5] [6]

第六章:工艺良品率[1] [2]

第七章:氧化

第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光

第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验

第十章:高级光刻工艺

第十一章:掺杂

第十二章:淀积

第十三章:金属淀积

第十四章:工艺和器件评估

第十五章:晶圆加工中的商务因素

第十六章:半导体器件和集成电路的形成

第十七章:集成电路的类型

第十八章:封装

附录:术语表

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#1 第一章 半导体工业--1

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1

现代半导体器件物理与工艺桂林电子科技大学概论1现代半导体器件物理与工艺

概论

Physics and Technology of Modern

Semiconductor Devices

2004,7,30

现代半导体器件物理与工艺桂林电子科技大学概论2/

课程概论

课程名：现代半导体器件物理与工艺 学分：4

时间：秋季学期1-16周 先修课程：

z 固体物理学z 半导体物理

z

热力学与统计物理学z 量子力学

z 模拟电子技术基础z

数字电子技术基础

现代半导体器件物理与工艺桂林电子科技大学概论3/学习目标

掌握半导体物理基本理论

掌握基本器件物理知识 掌握IC制造工艺知识 Pspice建模

了解什么是微电子学和研究什么方面 了解微电子学的过去、现状和未来

初步了解集成电路设计、集成电路CAD方法等基本概念

现代半导体器件物理与工艺桂林电子科技大学概论4/

教材和参考资料

半导体器件物理与工艺施敏苏州大学出版社

半导体制造技术Michael Quirk et al. 电子工业出版社 微电子学概论张兴北京大学出版社

固体物理

黄昆高等教育出版社

Handbook of Semiconductor Fabrication Technology New York :Marcel Dekker,

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

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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。

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半导体制造工艺

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PNP小功率晶体管制造的工艺流程为：

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干法刻蚀之铝刻蚀

在集成电路的制造过程中，刻蚀就是利用化学或物理方法有选择性地从硅片表面去除不需要的材料的过程。从工艺上区分，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀。前者的主要特点是各向同性刻蚀；后者是利用等离子体来进行各向异性刻蚀，可以严格控制纵向和横向刻蚀。

干法的各向异性刻蚀，可以用表面损伤和侧壁钝化两种机制来解释。表面损伤机制是指，与硅片平行的待刻蚀物质的图形底部，表面的原子键被破坏，扩散至此的自由基很容易与其发生反应，使得这个方向的刻蚀得以持续进行。与硅片垂直的图形侧壁则因为表面原子键完整，从而形态得到保护。侧壁钝化机制是指，刻蚀反应产生的非挥发性的副产物，光刻胶刻蚀产生的聚合物，以及侧壁表面的氧化物或氮化物会在待刻蚀物质表面形成钝化层。图形底部受到离子的轰击，钝化层会被击穿，露出里面的待刻蚀物质继续反应，而图形侧壁钝化层受到较少的离子轰击，阻止了这个方向刻蚀的进一步进行。

在半导体干法刻蚀工艺中，根据待刻蚀材料的不同，可分为金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。金属刻蚀又可以分为金属铝刻蚀、金属钨刻蚀和氮化钛刻蚀等。目前，金属铝作为连线材料，仍然广泛用于DRAM和flash等存储器，以及0.13um 以上的逻辑产品中。本文着重介绍金属铝的刻蚀工艺。

金属铝