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半导体制造工艺
作者:gd视讯 发布时间:2020-07-26 13:43

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  《半导体制造工艺》由机械工业出版社出版。作者:张渊。出版时间:2015年8月7日。主要介绍了半导体器件基本结构 、半导体器件工艺的发展历史、半导体材料基本性质及半导体制造中使用的化学品,以典型的CMOS管的制造实例为基础的集成电路的制造过程及制造过程中对环境的要求及污染的控制。

  硅片是一种硅材料通过加工切成一片一片的。硅是一种硬度很高的物质,硅材料看起来像石头一样,他要经过清洗干净然后用炉子加热融化形成一个大块的硅锭,然后再用特定机器来进行细切成一片一片。

  主要工艺过程:多晶硅——区熔或直拉——单晶硅棒——滚、切、磨、抛——硅片

  硅晶圆silicon wafer) 是一切集成电路芯片的制作母材。既然说到晶体,显然是经过纯炼与

  (Czycrasky) 拉晶法(CZ法)。拉晶时,将特定晶向(orientation) 的晶种(seed),浸入过饱和的纯硅熔汤(Melt) 中,并同时旋转拉出,硅原子便依照晶种晶向,乖乖地一层层成长上去,而得出所谓的晶棒(ingot)晶棒

  的阻值如果太低,代表其中导电杂质 (impurity dopant) 太多,还需经过FZ法 (floating-zone) 的再结晶 (re-crystallization),将杂质逐出,提高纯度与阻值。

  辅拉出的晶棒,外缘像椰子树干般,外径不甚一致,需予以机械加工修边,然后以X光绕射法,定出主切面 (primary flat) 的所在,磨出该平面;再以内刃环锯,削下一片片的硅晶圆。最后经过粗磨 (lapping)、化学蚀平(chemical etching) 与抛光(polishing) 等程序,得出具表面粗糙度在0.3微米以下抛光面之晶圆。(至于晶圆厚度,与其外径有关。) 刚才题及的晶向,与硅晶体的原子结构有关。硅晶体结构是所谓「钻石结构」(diamond-structure),系由两组面心结构 (FCC),相距(1/4,1/4,1/4) 晶格常数 (lattice constant;即立方晶格边长) 叠合而成。我们依米勒指针法 (Miller index),可定义出诸如:{100}、{111}、{110} 等晶面。所以晶圆也因之有 {100}、{111}、{110}等之分野。有关常用硅晶圆之切边方向等信息,请参考图2-2。现今半导体业所使用之硅晶圆,大多以 {100} 硅晶圆为主。其可依导电杂质之种类,再分为p型 (周期表III族) 与n型 (周期表V族)。由于硅晶外貌完全相同,晶圆制造厂因此在制作过程中,加工了供辨识的记号:亦即以是否有次要切面 (secondary flat) 来分辨。该次切面与主切面垂直,p型晶圆有之,而n型则阙如。 {100}硅晶圆循平行或垂直主切面方向而断裂整齐的特性,所以很容易切成矩形碎块,这是早期晶圆切割时,可用刮晶机 (scriber) 的原因 (它并无真正切断芯片,而只在表面刮出裂痕,再加以外力而整齐断开之。)事实上,硅晶的自然断裂面是{111},所以虽然得到矩形的碎芯片,但断裂面却不与{100}晶面垂直! 以下是订购硅晶圆时,所需说明的规格:项目说明 晶面 {100}、{111}、{110} ± 1o 外径(吋) 3 4 5 6 厚度(微米) 300~450 450~600 550~650 600~750(±25) 杂质 p型、n型 阻值(Ω-cm) 0.01 (低阻值) ~ 100 (高阻值) 制作方式 CZ、FZ (高阻值) 抛光面单面、双面 平坦度(埃) 300 ~ 3,000 北京特博万德科技有限公司

  本教材的编写简化了深奥的理论论述,在对基本原理介绍的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述以及工艺参数测量方法的介绍,并在半导体制造的几大工艺技术章节中加入了工艺模拟的内容,弥补了实践课程由于昂贵的设备及过高的实践费用而无法进行实践教学的缺憾。在教材编写过程中,从半导体生产企业获得了大量的工艺设备、工艺过程及工艺参数方面的素材对教材进行了充实。

  本教材根据集成电路的发展趋势,主要介绍了集成电路工艺的前端部分,即清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦化等几个主要工艺,具体每一道工艺中都详细讲述了工艺的基本原理、工艺的操作过程和工艺对应的设备,并加入了部分工艺模拟的操作,力求把当前比较新的工艺介绍给读者。

  本教材主要供高等院校微电子相关专业的高年级本科生或大专生习,也可以作为从事集成电路工艺工作的工程技术人员自学或进修的参考书。

  简要介绍了半导体器件基本结构 、重点介绍了包括清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂、平坦化几大集成电路制造工艺的工艺原理工艺过程,工艺设备、工艺参数、质量控制及工艺模拟的相关内容。

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