集成電路與器件工藝原理

集成電路與器件工藝原理第1頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延工藝一。定義和用途1.外延：指在單晶襯底上生長一層新單晶的技術。因是由襯底向外延伸，故稱外延。2.用途：根據(jù)需要，在單晶襯底上形成摻雜類型不同或摻雜濃度不同的均勻摻雜單晶層。第2頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月硅的氣相外延原理：利用硅的氣態(tài)化合物，在加熱的硅襯底表面，與H2發(fā)生反應或自身發(fā)生熱分解，還原生成硅，以單晶形式淀積在襯底表面。第3頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月反應方程：SiCl4+2H2=Si+4HCl;

四氯化硅SiH2Cl2=Si+2HCl.

二氯二氫硅第二種源優(yōu)點：外延溫度低，缺陷少，外延質(zhì)量高。第4頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延設備

主體反應室分臥式、立式、桶式

第5頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延過程：裝片》通N2趕氣》通H2》通電源、通水冷》H2處理》HCl氣相腐蝕》趕HCl，爐溫調(diào)至外延生長標準》外延生長（通H2、硅源、摻雜氣）》H2清洗（關硅源、摻雜氣）》關電源降溫》通N2趕H2冷卻》取片》檢驗。第6頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延工藝的體缺陷層錯的形成:局部原子層錯排：（1，1，1）面上顯示正三角形，（1，0，0）面上顯示正方形。實際上是正三棱錐和正四棱錐（象倒金字塔）。第7頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月100面層錯第9頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月111面層錯第10頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延層測量：1、厚度測量：層錯法、C-V法、紅外橢圓儀法、紅外反射干涉法等。2、電阻率測量：四探針法、三探針法、C-V法。第11頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月四探針法測電阻率測試原理實際上是根據(jù)歐姆定律來測中間兩針間的電壓。第12頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延工藝的特有質(zhì)量問題：自摻雜效應：襯底的雜質(zhì)在外延過程中逸出，摻入外延層中，造成電阻率失常甚至反型。防止：生長過度層，降低外延溫度。第13頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延工藝的優(yōu)點：高效率的獲得較厚的均勻摻雜單晶層。不存在兩種雜質(zhì)相互補償問題，PN結(jié)兩邊雜質(zhì)分布為突變結(jié)第14頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月外延工藝的優(yōu)點：高效率的獲得較厚的均勻摻雜單晶層。不存在兩種雜質(zhì)相互補償問題，PN結(jié)兩邊雜質(zhì)分布為突變結(jié)第15頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化工藝一.氧化工藝：在高溫爐中，使硅晶體表面生成一層氧化層的工藝。第16頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二.氧化層的作用:1.掩蔽作用:磷、硼等雜質(zhì)在SiO2中的擴散速度較Si中慢很多，于是可用SiO2來進行摻雜時的掩蔽。2..SiO2的表面保護和鈍化作用：可防止外部環(huán)境影響產(chǎn)品性能，鈍化表面，消除表面態(tài)，防鈉離子沾污.（Si片表面很容易生成SiO2，是它的大優(yōu)點，形成了一套完整的平面工藝.）3.MOS管的柵極絕緣材料；IC電容的層間介質(zhì)。第17頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月三．SiO2的性質(zhì)：具有很好的電絕緣性，電阻率達10的15~17次方歐姆厘米。對各種酸、堿氣氛有耐受性，但不耐HF腐蝕。熱生長氧化膜是非晶態(tài)無定型結(jié)構(gòu)，比較疏松，只有四成空間被SiO2分子占據(jù)，密度較低。第18頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二氧化硅的顯微結(jié)構(gòu)第19頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月四．熱氧化膜生長機理：1.干氧氧化：Si+O2=SiO22.水汽氧化：Si+H2O=SiO2+H23..濕氧氧化：是上述兩項的結(jié)合。在向氧化爐中通O2時，讓其從95℃的氧化水瓶中鼓泡后進入。第20頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月4..氫氧合成水汽氧化：將高純H2和O2分別通入爐管，使其燃燒成水汽，對硅片進行氧化。2H2+O2=2H2O。一般氫：氧=2：1即可，但實際上O2是過量的，防止發(fā)生危險。這樣，其實質(zhì)也是一種濕氧氧化。爐口裝有燃燒部（注入器），配有報警系統(tǒng)，當氫氧比例失調(diào)，或溫度低于H2燃燒點時，就會關斷H2，充入N2。第22頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：由于H2和O2純度可以很高，因此合成的水汽中Na+含量可低于0.1PPB。氧化層質(zhì)量高，均勻性好。第23頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項：H2噴口溫度必須高于585℃，管道嚴禁泄露，開工時要先用N2充滿爐管，后按O2》》H2的順序通氣，完工時按H2》》O2的順序關氣，然后用N2清掃。氧氣要過量。第24頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月氫氧合成水汽氧化第25頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月5..熱氧化的微觀過程和氧化速率。微觀過程：氧化過程中，O2和H2O分子總要穿過已經(jīng)形成的SiO2層，繼續(xù)向下穿越，到達SiO2Si界面，形成新的SiO2層。因此氧化是越來越慢的。由于氧分子穿越速度慢，故干氧氧化較慢。隨著爐溫的提高，氧化速度將加快。第26頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月6..對于較短時間氧化，氧化層厚度tox近似與時間成正比。對于較長時間氧化，氧化層厚度tox與時間的開方成正比第27頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月用TCA(三氯乙烷）進行的摻氯氧化7..摻氯氧化：Cl元素在SiO2Si界面可同硅的懸掛健結(jié)合，減少界面態(tài)。Cl在SiO2中可俘獲Na+，可與重金屬雜質(zhì)生成氯化物氣體排出，并減少熱氧化層錯。C2H3CL3+O2==CL2+HCL+CO2+H2O;HCL+O2==CL2+H2O.第28頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.氧化膜厚度測量：可用測厚儀測。SiO2膜的顏色隨厚度變化，呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的周期性變化，有經(jīng)驗工人可粗略判斷氧化層厚度。這稱為比色法.第30頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)诫s工藝（1）-----擴散工藝定義：在高溫爐中，通入含有所需雜質(zhì)的氣體，使該雜質(zhì)向硅晶體體內(nèi)擴散。用途：形成特定的P型或N型區(qū)。第31頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月擴散過程1.恒定表面源擴散：通源擴散過程。2.有限表面源擴散：實際上是雜質(zhì)的再分布（驅(qū)入）。第32頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月擴散方法：液---固擴散；氣---固擴散；固----固擴散（實質(zhì)上最終都是氣---固）第33頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月我公司目前擴散工藝：1.硼的液---固擴散：BBr3的擴散：4BBr3+3O2=2B2O3+6Br2，B2O3則作為擴散源：2B2O3+3Si=4B+3SiO2。注意事項：該源怕潮、怕光，有毒，注意排風。優(yōu)點：該源的蒸汽壓較高，可得到較高表面濃度。第34頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.磷的液---固擴散：POCl3的擴散

4POCl3+O2=P4O10+6CI2，P4O10是P2O5的雙聚分子，繼續(xù)發(fā)生下列反應：P4O10+5Si=5SiO2+4P。使用方法：大N2和O2直接進爐，小N2攜帶源進爐。3.注意事項：該源怕潮，有毒，注意排風。優(yōu)點：可得到較高表面濃度，老牌源，工藝成熟。第35頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月擴散參數(shù)的測量：一般用四探針法測出Rs,稱為方塊電阻，通過它可判斷擴散濃度的大小。第37頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月5>摻雜工藝（2）------離子注入工藝一.離子注入原理：在接近真空的條件下,將待摻雜元素電離成正離子，用強電場使其加速，獲得足夠的能量，高速射入硅片體內(nèi)。第38頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二.用途：在硅片上形成特定的P型或N型區(qū)。第39頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月三.離子注入設備：離子源，磁分析器，加速管，聚焦和掃描系統(tǒng)，靶室和后部處理系統(tǒng)。第40頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月四.注入損傷：注入離子和晶格原子碰撞，使其脫離原格點位置。第42頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月四.退火：將注入后的硅片在800~1000℃爐管中烘烤，使離位硅原子在熱運動中歸位，消除缺陷。實驗發(fā)現(xiàn)：500~600℃烘烤反而使情況更糟，故在降溫時，應快速通過這一溫度范圍。退火還有另一作用，就是激活所摻雜質(zhì)原子。第43頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月退火技術的新進展:快速退火技術(RTP技術).特點:單片操作.優(yōu)點:1.雜質(zhì)濃度不變,并100%激活.2.殘留晶格缺陷少,均勻性和重復性好.3.加工效率高,可達200~300片/h.4.設備簡單,成本低.第44頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月通道效應及防止::因硅晶體空隙大,個別雜質(zhì)離子可能速度極大,進入硅片深處,造成穿通.防止:在硅片表面長薄層氧化層;讓注入角度偏幾度.第45頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月七..公司常用離子源：Sb2O5,五氧化二銻,（也用三氧化二銻)BF3,三氟化硼PH3,磷烷AsH3.砷烷第47頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月八.離子注入的優(yōu)點：1可精確控制摻雜濃度和深度。2離子注入不存在橫向擴散。3大面積均勻摻雜。4能容易地摻入多種雜質(zhì)。5摻雜純度較高。第48頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月九.離子注入的缺點：1成本較高。2有注入損傷，若退火不當，會應響成品率。第49頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月<6>.光刻工藝一.光刻的基本原理：分“圖形轉(zhuǎn)移”和“刻蝕”兩步。類似照相制版，在硅片上涂對光敏感的“光刻膠”，光透過光掩模版（光罩）-----相當于底版，照在光刻膠上，形成“潛影”，經(jīng)顯影后完成“圖形轉(zhuǎn)移”。再對光刻膠刻出的窗口”進行刻蝕，光刻工作即告完成。在離子注入工序，光刻膠還可充當掩蔽膜的角色。第50頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二.用途：在二氧化硅膜或其它絕緣膜上刻出特定的窗口，將金屬層刻成條狀內(nèi)引線。第52頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月三.目前IC制造對光刻的基本要求：1.高分辨率；2.高靈敏度的光刻膠；3.低缺陷；4.精確的套刻對準；5.大尺寸硅片。第53頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月四.正性光刻膠（光照到處可顯掉）。優(yōu)點：可刻3微米以下細線條，分辨率高。缺點：粘附性差，不耐濕法腐蝕，價格高。這是鄰疊氮醌類化合物。經(jīng)光照后成為羧酸（有機酸），可以被堿性的顯影液所中和，反應生成的胺和金屬鹽可快速溶解在顯影液中。第54頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月五.負性光刻膠（光照到處可交聯(lián)成不溶物，顯影中保留下來）。優(yōu)點：價格低，耐濕法腐蝕，工藝成熟，可選品種多。缺點：因負膠在光刻腐蝕液中會膨脹，故刻不了細線條。1.聚肉桂酸酯類光刻膠：老牌光刻膠。2.聚烴類----雙疊氮系光刻膠：又稱環(huán)化橡膠系光刻膠。其中的雙疊氮成分是交聯(lián)劑。目前IC制造中常用的負性膠。優(yōu)點：黏附性好，耐腐蝕。缺點：曝光后靈敏度會受O2的影響。第55頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月1.制程：預烤》涂膠》前烘》對位曝光》顯影》檢驗（ADI）》后烘（堅膜）》刻蝕》檢驗（AEI）》去膠。第56頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月2.分步講解：預烤：在真空烘箱中150℃左右烘烤，同時使增粘劑HMDS蒸汽進入，在硅片上均布一薄層HMDS，將Si表面由親水變成憎水，增強光刻膠與Si表面粘和性能。HMDS成分：六甲基乙硅氮烷。第57頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月。涂膠：旋轉(zhuǎn)涂布法，在自動涂膠機上進行，每片用膠大約一到幾毫升。第58頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月前烘；在涂膠機的第二個臺位上完成，熱板傳導加熱方式，1~2分鐘即可，趕出膠膜中的有機溶劑，使其固化。第59頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月對位曝光：用紫外燈透過光掩模（光刻版）對膠膜曝光，除第一次光刻外，其它各道都存在和前道的對準問題。第60頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月顯影：對正膠，在四甲基氫氧化銨堿液中溶去光照過的膠膜；對負膠，一般是在芳香烴類有機溶劑中溶去未被光照過的膠膜。圖形轉(zhuǎn)移即告完成。第61頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月

F.ADI： 顯微鏡下檢驗顯影質(zhì)量。G.后烘：在烘箱中將Si片烘干。第62頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.刻蝕（指濕法刻蝕，干法隨后再述）：一般是在SiO2上刻出窗口：SiO2+4HF=SiF4+2H2O；刻Al時則是：H3PO4+Al=AlPO4+H2.第63頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月AEI：刻蝕后檢驗。去膠：一般是H2SO4+H2O2中去膠。但在有鋁后，則在MUII（吡咯酮）中去膠。(干法去膠在干法刻蝕中講)。第64頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月七.光刻的主要質(zhì)量問題：1.浮膠、鉆蝕（光刻膠掀起，旁蝕刻）。第65頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月2.過蝕刻。第66頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月3蝕刻未凈（小島）。第67頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月4鋁線過細。5鋁線橋接。6瞎窗。（尤其是引線孔光刻）。

7鋁發(fā)黃。

8對準偏差。

9引線孔未完全覆蓋。第68頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月10.針孔。第69頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.干刻工藝----光刻工藝的新進展。．濕法腐蝕的缺點：A.使用大量酸液，安全性差，又污染環(huán)境。B.側(cè)向腐蝕嚴重，線條做不細。C.刻Si3N4和多晶硅時，光刻膠對H3PO4和HNO3+HF的耐受性不好。第70頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月干刻原理：是利用接近真空條件下氣體輝光放電產(chǎn)生等離子體，其中的腐蝕性氣體的化學活性游離基與SiO2等被刻蝕表面發(fā)生反應，且生成物是氣體。第71頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第72頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月A.刻SiO2：在反應室通入CF4，CHF3，C2F6，SF6，C3F8，NF3等氣體，產(chǎn)生F（游離基），于是：SiO2+4F*（游離基）=SiF4（氣）+O2。目前流行用CHF3+Cl2來刻蝕。通入少量O2可加速反應。第73頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月B.刻鋁：可在反應室通入SiCl4,BCl3，CCl4+Cl2，BCl3+Cl2等氣體。于是：AL+3Cl*（游離基）=ALCl3（氣）。氟化物不行，因不能形成氣體排走。注意:刻鋁后應立即沖水或在有機溶劑中漂洗,防止氯離子殘留腐蝕鋁膜.第74頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月C.刻Si3N4：原則上刻SiO2的氣體都可刻Si3N4，但發(fā)現(xiàn)NF3效果較好。于是：Si3N4+12F*（游離基）=3SiF4+2N2。第75頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月D.刻多晶硅：一般常用Cl2，HCl，SiCl4等氣體，氟化物氣體各向異性腐蝕的選擇性差。Si+4Cl*（游離基）=SiCl4.第76頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月7>.物理氣相淀積-----鋁層賤射工藝（SPUTTUER）

原理：用高能粒子（等離子體）從金屬的表面撞出原子，然后讓其淀積在硅片表面的物理過程。第77頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.歐姆接觸的概念:線性和對稱的伏安特性,接觸電阻小于材料體電阻.第78頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月用途:制作IC的內(nèi)部條狀互連線。第79頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月三..濺射過程：1.產(chǎn)生氬氣離子并導向一個靶，（鋁靶材）。2.離子把靶表面的原子轟擊出來。3.被轟出的鋁向硅片運動。4.原子在表面上成膜。第80頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第81頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月影響濺射過程的因素：1.工作壓力，實質(zhì)上是真空度。2.工作架轉(zhuǎn)速。3.濺射電流。4.硅片加熱溫度。一般為320℃，10分鐘，可改善鋁膜與硅片粘附性。（因機臺不同，情況各異，僅供參考）第82頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁硅接觸的質(zhì)量問題及解決辦法1.硅向鋁中的溶解造成鋁尖楔，可使PN結(jié)短路。防止：采用鋁中摻硅的靶材。一般：摻Si約1~2％第83頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第84頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁導線上鋁原子的電遷移在通電時，鋁原子會沿電流方向進行遷移，造成鋁膜斷路。防止：采用鋁硅銅靶材。一般：（摻Si約1~2％，摻Cu約4～5％）.我公司鋁材含銅0.5%.第85頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁的合金化工藝：（國外稱為alloy）.實質(zhì)是在400℃左右通H2和N2，讓硅和鋁的表面形成微合金，構(gòu)成牢靠的接觸第86頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月CVD工藝原理（化學氣相淀積）一.CVD原理：將各種反應氣體導入反應室，在硅片上方反應，生成物淀積到硅片表面，形成一層薄膜。第87頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月一.CVD原理：將各種反應氣體導入反應室，在硅片上方反應，生成物淀積到硅片表面，形成一層薄膜。第88頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二.CVD工藝用途：形成鈍化保護層，介質(zhì)層，導電層，和掩蔽層第89頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月三.CVD技術分類：.按淀積溫度分：

A低溫CVD（LT~）：200----500℃。B中溫CVD（MT~）：500----1000℃。C高溫CVD（HT~）：1000----1200℃第90頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月按反應壓力分（常采用此分法）：A常壓CVD（APCVD）：一個大氣壓，101Kpa.B低壓CVD（LPCVD）：100Pa左右。第91頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.按反應器壁溫可分為：熱壁；冷壁。第92頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月按反應器形狀分：A.立式，（又可細分為鐘罩式和桶式）；B.臥式。第93頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月新進展:PECVD，稱等離子體CVD，既是低溫：100~400℃，又是低壓（與LPCVD同）?？捎迷跒R射鋁層以后CVD操作，可防止鋁尖楔的產(chǎn)生。最主要優(yōu)點：工作時加熱溫度低。第94頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月APCVD的缺點：1.硅片水平放置，量產(chǎn)受限，易掉渣污染。2．反應速度受多種因素影響，反應室尺寸、氣體流速、硅片位置等都會影響速度。3．均勻性不太好。第95頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第96頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月LPCVD的優(yōu)勢：1．在低壓下，反應速率基本上由溫度決定，而溫度較易控制，故均勻性、重復性好。2．在低壓下，化學反應效率高，故片子可豎裝密排，提高了裝片量又防止了掉渣。3．設備簡單，基本上與擴散爐相似。第97頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第98頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.磷硅玻璃PSG淀積：化學反應式：SiH4+PH3+O2----》SiO2+P2O5+H2；或：SiH4+PH3+N2O----》.SiO2+P2O5+H2+N2。第99頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.LPCVD生長Si3N4：化學反應式：SiH4+NH3----》Si3N4+H2或：SiH2Cl2+NH3----》Si3N4+HCl+H2第100頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月PECVD生長SiON膜：在已經(jīng)有了金屬層以后，我公司鈍化層常采用低溫生長氮氧化硅.的方法。反應式：SiH4+N2O+NH3----》SiON+N2+H2。爐溫為380℃。第101頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.多重內(nèi)連線與平坦化工藝雙層鋁連線工藝：在IC的結(jié)構(gòu)較復雜以后，為解決交叉布線問題，特設計了雙鋁層。雙鋁層之間的絕緣，采用了SiON---SOG---SiON的三明治結(jié)構(gòu)。SiON的應力較小，SOG主要解決平坦化問題第102頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.SOG涂覆工藝：這是旋轉(zhuǎn)—ON--玻璃的縮寫，實際上是SiO2和有機溶劑的混和液，可用與涂膠機相似的設備，在硅片上涂一層，可填平片子表面的臺階，可先在熱板上烤一下，再經(jīng)400℃固化，成為一層氧化膜。工藝簡單實用。第103頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月化學清洗原理（兼談化學試劑的安全使用）

硅片清洗的必要性:半導體對雜質(zhì)極其敏感，百萬分之一微量雜質(zhì)，就會有物理性質(zhì)的改變。污染是絕對的，故必須清洗。另外從圖形的納米化的角度講，任何小的顆粒對芯片而言就像一座大山。第104頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二.硅片表面潔凈度1.硅片表面狀態(tài)：理想表面；潔凈表面（真空中剝SiO2的表面）；真實表面（有薄氧化層幾十埃）；SiO2表面（SiO2>200埃）。第105頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月2.污染源:硅片成型過程中的污染----（切、磨、拋過程）。環(huán)境污染----微粒（塵埃；纖維、金屬屑、皮屑；微生物等）/有害氣體水污染。/化學試劑污染。/氣體污染：特氣污染。器材污染。（爐管，石英舟，鑷子等）。人體污染（正常人一天吃鹽10克左右，NA+為1.0E23個，皮膚、肺排出一半。）第106頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月3.污染物分類：微粒（有機的、無機的）；膜層。第107頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.化學清洗的一般步驟：

1.先去除分子型雜質(zhì)（蠟，膠，油等）。2.去除離子型雜質(zhì)（K+，NA+，CL-，F(xiàn)-等）。3.去除原子型雜質(zhì)（Au，Ag,Cu,Fe等）。第108頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.主要的清洗劑。1.一號液：

NH4OH：H2O2：H2O=1：1：4。 絡合劑氧化劑主要性質(zhì)：A.有很好的去油作用，也可去金屬雜質(zhì)。B.H2O2揮發(fā)性極強，故洗液穩(wěn)定性較差。室溫下，其半衰期為11小時。應現(xiàn)配現(xiàn)用。公司一般規(guī)定洗多少片后換液。C.H2O2揮發(fā)后，氨水會腐蝕硅片，溫度超過70C，也會對硅片有腐蝕。第109頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月一號液使用注意事項所以每次清洗前應添加H2O2，且清洗時間不宜過長，一般5分，最多10分鐘。清洗溫度70～75度即可。第110頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月2.二號液：

HCl：H2O2：H2O=1：1：4。絡合劑氧化劑主要性質(zhì)：A.對金屬雜質(zhì)有極好的清洗作用，且洗后表面較好，因此常安排在最后的清洗位置。B．H2O2揮發(fā)性極強，故洗液穩(wěn)定性較差。室溫下，其半衰期為50小時，建議每次清洗前添H2O2。第111頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月3.三號液：

H2SO4：H2O2=3：1主要性質(zhì)：A．有極強的脫水性和強氧化性，可將光刻膠等有機物脫水成C（碳），然后再將C氧化成CO2。主要用來濕法去膠。

B．對油膜和金屬雜質(zhì)的清洗作用效果良好。C．每次清洗前也應補充H2O2。D．對于H2SO4，只可將其倒入水中，嚴禁將水倒入硫酸中。第112頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月4．HF的清洗作用：將SiO2和其上的臟物一起剝掉。特別要注意，HF沾上沒有任何感覺，它會慢慢滲入皮膚，腐蝕骨頭！沾上任何不明液體，都應沖水。確實沾上HF，應涂葡萄糖酸鈣軟膏或氧化鎂溶液，并到職業(yè)病醫(yī)院注射葡萄糖酸鈣針劑。第113頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月5．注意：以上洗液配制時，注意倒入順序，一般先加水，這樣可減少酸堿的揮發(fā)。各種試劑瓶子很象，切勿拿錯！沾上酸、堿液體，最好的處理方法就是馬上沖水！第114頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.電子束蒸發(fā)工藝原理二.鋁金屬膜的電子束蒸發(fā)工藝1.原理:利用經(jīng)高壓加速并聚焦的電子束,在真空中直接打到蒸發(fā)源(鋁材)表面,當功率密度足夠大時,使蒸發(fā)源金屬熔化,并蒸發(fā)淀積到硅片表面形成薄膜.(熔點3千度以上的金屬也可蒸).第115頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月.背面蒸金,摻金的作用:給硅片摻金,可以減短載流子壽命,提高開關二極管的開關速度.第116頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月第117頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月2.設備A.電子槍:電流通過螺旋狀鎢燈絲,使其發(fā)熱后發(fā)射電子,經(jīng)加速陽極孔射出,形成電子束.B.磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng):使電子在磁場中受洛侖茲力作作用,偏轉(zhuǎn)270度,打到鋁材上.C.水冷坩堝:放置鋁材.D.行星式支架和行星鍋:裝待蒸發(fā)硅片.E.抽真空系統(tǒng).第118頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月<12>.電鍍銀工藝.一.電鍍原理:在溶有欲鍍金屬的鹽類的鍍液中,以欲鍍金屬為陽極,通以直流電,陽極發(fā)生金屬的溶解,使欲鍍金屬的離子在陰極上放電而沉積下來.第119頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月我公司電鍍目的:在二部二極管產(chǎn)品上形成半球狀電極.第120頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月三.電鍍銀工藝:在陽極:Ag==Ag++e, 在陰極(硅片在此):Ag++e==Ag.在陰極還可能有下列反應:[Ag(CN)2]-==Ag+2CN-.電鍍液的組分是很復雜的,除含鍍層的鹽外,還有絡合劑,導電鹽,緩沖劑,陽極話化劑,光亮劑,潤濕劑等.但鍍銀液中主要成分是氰化銀鉀:K[Ag(CN)2].以及氰化鉀:KCN.第121頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月四.注意事項:氰化物有劇毒,注意自我保護.電鍍廢水要經(jīng)過處理才能排放,否則污染環(huán)境.氰化物在堿性環(huán)境中較穩(wěn)定，在酸性環(huán)境中會放出氰氫酸氣體，故一定要保證電鍍液的PH值大于7！第122頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月15>.潔凈室知識IC線的生產(chǎn)環(huán)境控制一.生產(chǎn)環(huán)境的內(nèi)涵：空氣，人身，水，氣體，化學試劑，工具，電磁環(huán)境等。第123頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月二.空氣環(huán)境控制：

1.空氣潔凈度。定義：指空氣中含塵量指標。按美國聯(lián)邦209E標準：10級凈化：指1立方英尺0.5微米塵埃少于10個，換算成1立方米時為少于350個。（1立方米約為35立方英尺）。

100級凈化：指1立方英尺0.5微米塵埃少于100個，換算成1立方米時為少于3500個。第124頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月2.潔凈室結(jié)構(gòu)：垂直層流潔凈室。3.溫度要求：21C~22C濕度要求：45%~50%。4.潔凈室監(jiān)測儀器：光電粒子計數(shù)器；微壓計；濕度計；溫度計。第125頁，課件共137頁，創(chuàng)作于2023年2月人身發(fā)塵量動作污染增加倍率五個人在一起