生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告模板

1、生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告專(zhuān) 業(yè):班 級(jí):學(xué) 號(hào):姓 名:扌旨導(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(guò)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)）+02（氣態(tài)）Si02（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?生成，它將阻擋 02 原子與 Si 原子直接接觸，所以其后的繼續(xù)氧化是 02 原子 通過(guò)擴(kuò)散穿過(guò)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(guò)一定的理論分析可知，在初始階段，氧化層

2、厚度 （X）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)）+H20（氣態(tài)）Si02（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。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(guò)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

3、系數(shù)。 是表征雜質(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 （川族元素）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 （V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：傢、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

4、程:C（z, t） = CS1-n / z 2 Dt 0 z e d入=CSerf 2 Dt- 入 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） = en Dt高斯分布的特點(diǎn):a、在整個(gè)擴(kuò)散過(guò)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 2 m）擴(kuò)散采用兩步擴(kuò)散第一步

5、：預(yù)擴(kuò)散或預(yù)沉積，溫度一般較低（980 C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 C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。光刻光刻：將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上本質(zhì)：把電路結(jié)構(gòu)臨時(shí)“復(fù)制”到硅片光刻的成本在整個(gè)硅片加工成本中幾乎的過(guò)程。上。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(lái)源于印刷技術(shù)中的照相制版。 最早在 1958 年就開(kāi)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(guò)程中，涉 及 到采用 SiO 2 或者其他的一些掩膜

6、材料來(lái) 覆蓋硅片表面的部分區(qū)域。通過(guò) 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(guò)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

7、丙酮去膠（e ）堅(jiān)膜：除去光刻膠中的剩余溶液，增加附著力 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）。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(lái)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(guò)改變摻雜的類(lèi)型和濃度來(lái)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

8、移特性AlCu c 接觸材料 良好的金屬 / 半導(dǎo)體接觸特性（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

9、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 C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 C,并且爐管中通入 02，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(guò)2/3 的純水，將其加熱到100 C純水沸騰，利用02將水蒸汽攜帶或者直接進(jìn)入爐管中。 經(jīng)過(guò)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 C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 SV

10、G 8000/8626 涂膠機(jī)上進(jìn)行（非真空） ，目前采用的光刻膠的粘度 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(lèi)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

11、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，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(kāi)真空閥將其吸牢。 將曝光夾具推入曝光機(jī)中心，按下開(kāi)關(guān)，開(kāi)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(kāi)吸片真空并將硅片放入到載片盒中。顯影找開(kāi)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(lái)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H20

12、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 摻雜情 況。摻磷濃度越高，腐蝕越快，摻硼則相反。 Si02 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 10 15S ， 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

13、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)的活化氧使有機(jī)物在（50 100 ）C下很快氧化，生成 C02、CO、H20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 C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 C,并且爐管中通入02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 ）C。 經(jīng)過(guò)大約（ 1101

14、0） 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 C后，將石英舟慢慢拉出。待硅片自然冷卻后，需要測(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)

15、熱到800 C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 C,經(jīng)過(guò)大約200小時(shí)（視情況而 定）擴(kuò)散后，爐管內(nèi)慢慢降低至 800 C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(guò)是在曝光時(shí)所用版圖不同。步驟如下： 涂膠，烘干，

16、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。蒸發(fā)是通過(guò)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(lái)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

17、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(pán)， 把行 星盤(pán)裝回蒸發(fā)臺(tái)后就可以開(kāi)始根據(jù)程序淀積薄膜， 可以根據(jù)需要覺(jué)得是否對(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(guò)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(pán)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

18、的大小來(lái)確定，從1.4阿到7.5叩不等。一般肖特基等二極管鋁層厚度在5阿左右，如果芯片面積大的話加到 7.5 ym。 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 工藝溫度為110 C,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(guò)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(guò)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 C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(guò)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(guò)程中比較重要的控制參數(shù)有：溫度（一般為 500 C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 C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 C 時(shí)間：26min