生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告模板.doc

1、生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告專業(yè):班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師 :李躍進(jìn) 丁瑞雪 李婭妮實(shí)習(xí)時(shí)間 :分組情況：第大組第小組一 工藝原理1 氧化半導(dǎo)體工藝中的二氧化硅大多數(shù)是通過熱生長(zhǎng)氧化法得到的，也就是讓硅片（晶圓）在高溫下，與氧化劑發(fā)生反應(yīng)而生長(zhǎng)一層 SiO2 膜的方法，其化學(xué)反應(yīng)式如下：Si(固態(tài) )+O2(氣態(tài) )SiO2(固態(tài) )化學(xué)反應(yīng)非常簡(jiǎn)單，但氧化幾理并非如此，因?yàn)橐坏┰诠璞砻嬗卸趸枭?，它將阻?O2 原子與 Si 原子直接接觸，所以其后的繼續(xù)氧化是 O2 原子通過擴(kuò)散穿過已生成的二氧化硅層，向 Si 一側(cè)運(yùn)動(dòng)到達(dá)界面進(jìn)行反應(yīng)而增厚的。通過一定的理論分析可知，在初始階段，氧化層厚度 (X)

2、與時(shí)間 (t)是線性關(guān)系，而后變成拋物線關(guān)系。以上介紹的是 干氧氧化，氧化速率較慢。如果用水蒸氣代替氧氣做氧化劑，可以提高氧化速率，用水蒸氣氧化的工藝通常稱為濕氧氧化。其化學(xué)反應(yīng)式如下：Si(固態(tài) )+H2O(氣態(tài) )SiO2(固態(tài) )+2H2(氣態(tài)）通常采用干氧濕氧干氧結(jié)合的氧化方式。2. 擴(kuò)散雜質(zhì)擴(kuò)散機(jī)制：a 間隙式擴(kuò)散b 替位式擴(kuò)散擴(kuò)散系數(shù)非克（ Fick）第一定律：?C(x, t) J (x, t) = -D ?xJ 為擴(kuò)散粒子流密度、定義為單位時(shí)間通過單位面擴(kuò)散粒子流密度、擴(kuò)散粒子的濃度，積的粒子數(shù)，積的粒子數(shù)， C 是擴(kuò)散粒子的濃度， D 為擴(kuò)散系數(shù)是表征雜質(zhì)擴(kuò)散快慢的系數(shù)。是表征

3、雜質(zhì)擴(kuò)散快慢的系數(shù)。非克第一定律表達(dá)了擴(kuò)散的本質(zhì)即濃度差越大溫度越高，擴(kuò)散就越快。濃度差越大，擴(kuò)散的本質(zhì)即濃度差越大，溫度越高，擴(kuò)散就越快。常用擴(kuò)散雜質(zhì)形成 P 型硅的雜質(zhì)：形成 P 型硅的雜質(zhì)： B、Ga、Al （族元素）Ga、 Al （族元素）形成 N 型硅的雜質(zhì)：形成 N 型硅的雜質(zhì)： P、As、Sb（族元素）As、Sb（族元素）IC 制造中常用的雜質(zhì)：IC 制造中常用的雜質(zhì)：B、P、As、Sb As、 制造中常用的雜質(zhì)B：硼、 Ga：鎵、 Al ：鋁 Ga： Al ： P：磷、 As：砷、 Sb：銻 As： Sb：擴(kuò)散雜質(zhì)的分布1. 余誤差函數(shù)分布（恒定表面源擴(kuò)散屬于此分布）其擴(kuò)散方程

4、：C(z, t) = CS1- z 2 Dt 0 z e d=CSerf 2 Dt- 2 誤差函數(shù)分布的特點(diǎn)：a、雜質(zhì)表面濃度由該種雜質(zhì)在擴(kuò)散溫度下的固溶度所決定。當(dāng)擴(kuò)散溫度不變時(shí)，表面雜質(zhì)濃度 維持不變；擴(kuò)散時(shí)間越長(zhǎng)，擴(kuò)散溫度越高， 硅片內(nèi)的雜質(zhì)總量就越多 ；擴(kuò)散時(shí)間越長(zhǎng)，擴(kuò)散溫度越高，雜質(zhì)擴(kuò)散得越深。2、高斯分布（有限源擴(kuò)散屬于此分布）其擴(kuò)散方程：QT C(z, t) = e Dt高斯分布的特點(diǎn)：a、在整個(gè)擴(kuò)散過程中，雜質(zhì)總量保持不變 b、擴(kuò)散時(shí)間越長(zhǎng)，擴(kuò)散溫度越高，則雜質(zhì)擴(kuò)散得越深，表面濃度越低 c、表面雜質(zhì)濃度可控。擴(kuò)散工藝常規(guī)深結(jié)（ Xj ）擴(kuò)散采用兩步擴(kuò)散第一步：預(yù)擴(kuò)散或預(yù)沉積，溫

5、度一般較低（ 980 以下）、時(shí)間短（小于60 分以下）、此步擴(kuò)散為恒定表面源擴(kuò)散余誤差分布 。第二步：再擴(kuò)散或結(jié)推進(jìn)，溫度一般較高（ 1200 左右）、時(shí)間長(zhǎng)（大于120分），同時(shí)生長(zhǎng) SiO2 此步擴(kuò)散為有限表面源擴(kuò)散高斯分布。3. 光刻光刻：將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上的過程。本質(zhì)：把電路結(jié)構(gòu)臨時(shí)“復(fù)制”到硅片上。光刻的成本在整個(gè)硅片加工成本中幾乎占三分之一。光刻是集成電路中關(guān)鍵的工藝技術(shù)，最 早的構(gòu)想來源于印刷技術(shù)中的照相制版。最早在 1958 年就開始了光刻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平面晶體管的制作。在討論擴(kuò)散和離子注入的過程中，涉及 到采用 SiO 2或者其他的一些掩膜材料來覆蓋硅片表面的部分區(qū)

6、域。通過光刻選擇性地去除硅片表面限定區(qū)域的掩膜，就可形成集成電路所需的絕緣層或者金屬層的圖形。ULSI 中對(duì)光刻的基本要求： 1）高分辯率 2）高靈敏度的光刻膠（指膠的感光速度） 3）低缺陷。（重復(fù)導(dǎo)致多數(shù)片子都變壞）4）精密的套刻對(duì)準(zhǔn)。允許的套刻誤差為線 寬的 10%。 5）對(duì)大尺寸硅片的加工。光刻的工藝流程光刻工藝的主要步驟： （a）涂膠（甩膠）； 之前需要脫水烘焙，甩膠（加 HMDS ） （b）前烘 去溶劑，減少污染和顯影損失（c）光刻膠通過掩膜曝光；膠受光變?yōu)橐蚁┩?，再變?yōu)轸人幔ㄒ兹苡趬A液）（d）顯影后的圖形； 圖形檢查，不合格的返工，用丙酮去膠（e）堅(jiān)膜：除去光刻膠中的剩余溶液，增加

7、附著力 和抗蝕能力。溫度高于前兩種。（f ）刻蝕氧化層和去膠（干法和濕法）。4. 金屬化金屬化的作用 :a 將有源元件按設(shè)計(jì)的要求聯(lián)結(jié)起來形成一個(gè)完整的電路和系統(tǒng)b 提供與外電源相連接的接點(diǎn)互連和金屬化不僅占去了相當(dāng)?shù)男酒娣e，而且往往是限制電路速度的主要矛盾之所在。金屬材料的用途及要求：a 柵電極與柵氧化層之間有良好的界面特性和穩(wěn)定性合適的功函數(shù)，滿足 NMOS 和 PMOS 閾值電壓對(duì)稱的要求多晶硅的優(yōu)點(diǎn)可以通過改變摻雜的類型和濃度來調(diào)節(jié)功函數(shù)與柵氧化層有很好的界面特性多晶硅柵工藝具有源漏自對(duì)準(zhǔn)的特點(diǎn)b 互連材料電阻率小易于淀積和刻蝕好的抗電遷移特性AlCuc 接觸材料良好的金屬 /半導(dǎo)體

8、接觸特性（好的界面性和穩(wěn)定性，接觸電阻小，在半導(dǎo)體材料中的擴(kuò)散系數(shù)?。┖罄m(xù)加工工序中的穩(wěn)定性；保證器件不失效Al硅化物（ PtSi、CoSi）集成電路對(duì)金屬化材料特性的要求：晶格結(jié)構(gòu)和外延生長(zhǎng)的影響（薄膜的晶格結(jié)構(gòu)決定其特性）電學(xué)特性 電阻率、 TCR、功函數(shù)、肖特基勢(shì)壘高度等機(jī)械特性、熱力學(xué)特性以及化學(xué)特性Al 的優(yōu)點(diǎn)：電阻率低與 n+,p +硅或多晶硅能形成低阻的歐姆接觸與硅和 BPSG 有良好的附著性易于淀積和刻蝕故成為最常用互連金屬材料金屬鋁膜的制備方法（ PVD ）：真空蒸發(fā)法（電子束蒸發(fā)）利用高壓加速并聚焦的電子束加熱蒸發(fā)源使之蒸發(fā)淀積在硅片表面濺射法射頻、磁控濺射污染小，淀積速率

9、快，均勻性，臺(tái)階覆蓋性好二 二極管的制作1.工藝流程氧化生長(zhǎng)：氧化爐爐管預(yù)熱到 600之后，將載有 N 型襯底的硅片的石英舟中按照一定速度慢慢推進(jìn)爐管后，爐管加熱升溫至 1200，并且爐管中通入 O2，氧化一般采用干氧 +濕氧 +干氧氧化的方式。在水汽發(fā)生裝置的瓶中裝入不超過 2/3 的純水，將其加熱到 100純水沸騰，利用 O2 將水蒸汽攜帶或者直接進(jìn)入爐管中。經(jīng)過大約一定時(shí)間（視情況而定）氧化后，爐管內(nèi)慢慢降低至 600后，將石英舟慢慢拉出。待硅片自然冷卻后，利用膜厚測(cè)試儀測(cè)試硅片表面氧化層的厚度。光刻窗口：涂膠涂膠是在 SVG 8000/8626涂膠機(jī)上進(jìn)行（非真空），目前采用的光刻膠的

10、粘度主要有有 30、60、 100mPas以及 PW-1500 等，一到四次光刻光刻膠一般采用負(fù)膠，類型有 OMR 83 環(huán)化光刻膠、 HTR -80 環(huán)化光刻膠、 HTR 3-50、HTR 3-100 光刻膠等，而鈍化層光刻采用聚酰亞胺光刻膠，它是正膠（也有部分聚酰亞胺負(fù)膠，但是很少用），涂膠的具體步驟為：1、上料； 2、傳送； 3、預(yù)旋轉(zhuǎn)：硅片旋轉(zhuǎn)甩掉表面的臟物； 4、停止旋轉(zhuǎn)，滴膠； 5、推膠：硅片旋轉(zhuǎn)將膠慢慢涂布滿整個(gè)硅片的表面；6、勻膠：將將膠涂勻在表面，光刻膠粘度越大，轉(zhuǎn)速越高，這樣得到的膜更均勻；曝光從烘箱內(nèi)取出硅片讓其冷卻至室溫。雙面 TVS 將硅片置于曝光夾具的玻璃光刻板之間

11、，并夾緊；單面TVS將硅片置于曝光夾具的玻璃板上，再扣下膠片光刻板，開真空閥將其吸牢。將曝光夾具推入曝光機(jī)中心，按下開關(guān)，開始曝光，完畢后退出。曝光條件看是實(shí)際情況而定。曝光結(jié)束，松開吸片真空并將硅片放入到載片盒中。顯影找開顯影缸蓋。用載片盒手柄將曝光好的硅片放入顯影缸中顯影，并計(jì)好時(shí)間。注意：顯影時(shí)應(yīng)來回晃動(dòng)載片盒數(shù)次。顯影后將硅片晾干，然后放入堅(jiān)膜烘箱內(nèi)堅(jiān)膜30 分鐘。顯影完的硅片需要檢查外觀，如有顯影不良，則不良硅片通知工程人員處理。腐蝕在二氧化硅腐蝕清洗機(jī)中進(jìn)行，腐蝕液是由HF、NH4F 、與 H2O 按一定比例配成的緩沖溶液。腐蝕溫度一定時(shí)，腐蝕速率取決于腐蝕液的配比和SiO2 摻雜

12、情況。摻磷濃度越高，腐蝕越快，摻硼則相反。SiO2 腐蝕速率對(duì)溫度最敏感，溫度越高，腐蝕越快。具體步驟為：1、將裝有待腐蝕硅片的片架放入浸潤(rùn)劑（FUJI FILM DRIWEL ）中浸泡 1015S，上下晃動(dòng)，浸潤(rùn)劑（ FUJI FILM DRIWEL ）的作用是減小硅片的表面張力，使得腐蝕液更容易和二氧化硅層接觸，從而達(dá)到充分腐蝕；2、將片架放入裝有二氧化硅腐蝕液（氟化銨溶液）的槽中浸泡，上下晃動(dòng)片架使得二氧化硅腐蝕更充分，腐蝕時(shí)間可以調(diào)整，直到二氧化硅腐蝕干凈為止；3、沖純水； 4、甩干去膠等離子體干法去膠：用 HDK -2 型等離子刻蝕去膠機(jī)去膠，在去膠機(jī)內(nèi)通入刻蝕氣體 O2。等離子體內(nèi)

13、的活化氧使有機(jī)物在（ 50100）下很快氧化，生成 CO2、CO、H2O 等揮發(fā)性成份，從而達(dá)到去膠目的。去膠后檢查：1、有殘膠再去膠；2、有殘液再清洗；3、有殘跡用 1 號(hào)液清洗； 4、窗口有二氧化硅或鋁殘留。P 型擴(kuò)散預(yù)淀積擴(kuò)散爐爐管預(yù)熱到 1000之后，將載有硅片的石英舟中按照一定速度慢慢推進(jìn)爐管后，爐管加熱升溫至 1200，并且爐管中通入 O2 和 N2，P 型擴(kuò)散采用氮化硼作為擴(kuò)散源，利用 N2 攜帶的方式進(jìn)入爐管，并且源溫控制在（ 20 1）。經(jīng)過大約（ 11010） min（視情況而定，通入氮化硼時(shí)間）預(yù)淀積后，爐管內(nèi)慢慢降低至 1000后，將石英舟慢慢拉出。待硅片自然冷卻后，需

14、要測(cè)試預(yù)淀積硅片表面的電阻率。電阻率的測(cè)試是利用陪片，首先用 40%的 HF 溶液將陪片腐蝕，然后沖水后烘干，再利用四探針測(cè)試儀測(cè)試陪片表面電阻率。預(yù)淀積后硅片表面的電阻率要求控制在一定范圍，如果電阻率大于范圍值，需要減少預(yù)淀積時(shí)間，如果電阻率小于范圍值，需要再進(jìn)行預(yù)淀積。再擴(kuò)散主擴(kuò)散是利用碳化硅舟進(jìn)行，將硅片依次緊靠放入碳化硅舟中，硅片與硅片之間以及舟底都要撒上二氧化硅粉，以免高溫?cái)U(kuò)散時(shí)硅片粘結(jié)在一起，兩端用碳化硅擋板擋好。將擴(kuò)散爐爐管預(yù)熱到 800之后，將載有硅片的碳化硅舟中按照一定速度慢慢推進(jìn)爐管后，爐管加熱升溫至 1286，經(jīng)過大約 200 小時(shí)（視情況而定）擴(kuò)散后，爐管內(nèi)慢慢降低至

15、800后，將舟慢慢拉出。待硅片自然冷卻后，需要測(cè)試硅片表面的參數(shù)： 1）電阻率：利用四探針測(cè)試儀測(cè)試；2）結(jié)深：在結(jié)深測(cè)試儀上利用微細(xì)剛玉粉將硅片的邊緣磨出一個(gè)斜面，并且用溶劑對(duì)擴(kuò)散區(qū)域進(jìn)行染色，利用顯微鏡可以測(cè)出斜面染色區(qū)域的長(zhǎng)度和斜面長(zhǎng)度以及硅片厚度，根據(jù)三角形相似的方法可以求出結(jié)深。3）表面：檢驗(yàn)硅片的翹曲、沾污等。光刻接觸孔光刻接觸孔步驟還是同光刻窗口，只不過是在曝光時(shí)所用版圖不同。步驟如下：涂膠，烘干，曝光，顯影，腐蝕，烘干，去膠。金屬淀積金屬層的形成主要采用物理汽相沉積 (Pysical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱 PVD) 技術(shù)，主要有兩種 PVD 技術(shù)：蒸發(fā)和濺射。

16、蒸發(fā)是通過把被蒸鍍物體加熱，利用被蒸鍍物在高溫 (接近其熔點(diǎn) )時(shí)的飽和蒸汽壓，來進(jìn)行薄膜沉積的；而濺射是利用等離子體中的離子，對(duì)被濺射物體電極（也就是離子的靶）進(jìn)行轟擊，使汽相等離子體內(nèi)具有被濺鍍物的粒子（如原子），這些粒子沉積到硅片上就形成了薄膜。鋁是用于互連的最主要的材料之一，因?yàn)殇X的價(jià)格相對(duì)低廉，并且鋁能夠很容易和二氧化硅反應(yīng)形成氧化鋁，這促進(jìn)了二氧化硅和鋁之間的粘附性。在生產(chǎn)中采用電子束蒸發(fā)工藝淀積鋁膜，大致步驟為：圓片在清洗液中清洗干凈后浸入 HF 溶液中去除表面的氧化層，去離子水沖洗后離心甩干；將圓片裝上行星盤，把行星盤裝回蒸發(fā)臺(tái)后就可以開始根據(jù)程序淀積薄膜，可以根據(jù)需要覺得是否

17、對(duì)蒸發(fā)的圓片襯底加熱。前處理清洗：對(duì)應(yīng)不同的產(chǎn)品有不同的清洗方式泡酸：將圓片浸入 5%的 HF 溶液中浸泡 20S 左右，然后沖水后甩干。對(duì)于肖特基產(chǎn)品采用 1%的 HF 溶液浸泡 30S。泡酸后的圓片在 2 小時(shí)之內(nèi)必須正蒸，否則要重新泡酸（防止放置過長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生氧化層）。正面蒸鋁將泡酸完的圓片裝在行星盤上，放入蒸發(fā)臺(tái)中，按照程序進(jìn)行蒸發(fā)淀積。蒸發(fā)的鋁層的厚度一般根據(jù)芯片功率的大小來確定，從 1.4m 到 7.5m 不等。一般肖特基等二極管鋁層厚度在 5m 左右，如果芯片面積大的話加到 7.5m。目前用的蒸發(fā)臺(tái)有 ULVAC EBX -2000 和 ei-5z，都是電子束蒸發(fā)臺(tái)。鋁蒸發(fā)的工藝溫

18、度為 110，厚度不同，蒸發(fā)速度有所不同大致為 15A/S。鋁反刻反刻鋁的主要作用 ;刻蝕掉電極引線以外的鋁層，留下電極窗口處的鋁作為電極內(nèi)引線 .。步驟同上面的光刻。合金化合金化：蒸發(fā)在硅表面的鋁和硅之間的接觸不是歐姆接觸，必須通過合金化使其變成歐姆接觸。為了在鋁和硅之間形成歐姆接觸，還必須在惰性氣體或者還原的氫氣環(huán)境中進(jìn)行一次熱處理，這一加熱過程稱為合金化或者低溫退火。當(dāng)鋁硅界面的溫度達(dá)到 300以上時(shí)，硅會(huì)以一定比例固溶到鋁中，從而在界面處形成一層鋁硅合金，鋁通過合金層與接觸孔下面的摻雜半導(dǎo)體接觸，從而獲得金屬和硅的歐姆接觸。合金過程中比較重要的控制參數(shù)有：溫度（一般為 500左右）、時(shí)間、氣流速度等。測(cè)試主要測(cè)試二極管的擊穿電壓，從而測(cè)量制造出的二極管是否良好。2.工藝條件及 3.工藝測(cè)試結(jié)果氧化溫度： 1143時(shí)間：干氧 5min+濕 50min+干氧 5min氧化層厚度： 5400?氧氣流量： 50 格光刻一曝光時(shí)間： 3s顯影時(shí)間： 2min腐蝕時(shí)間： 3min20s去膠時(shí)間： 8min硼預(yù)淀積溫度 940時(shí)間：