電學(xué)半導(dǎo)體制程及原理-wenkub
2023-07-01 15:39:37 本頁面
【正文】 m厚的AI2O3，與甘油混合溶液保護(hù)之，晶圓的表面及角落的污損區(qū)域則藉化學(xué)蝕刻去除。其次晶圓之體積電路制造，則由上述各種規(guī)格晶圓，經(jīng)由電路設(shè)計、光罩設(shè)計、蝕刻、擴(kuò)散等制程，生產(chǎn)各種用途之晶圓，此為中游工業(yè)。因此，1960年代起硅晶制品取代鍺成為半導(dǎo)體制造主要材料。2.這種不完全的共價鍵稱為電洞，它亦成為電荷的載子。良好導(dǎo)體之自由電子濃度相當(dāng)大(約1028個e/m3)，絕緣體n值則非常小(107個e/m3左右)，至于半導(dǎo)體n值則介乎此二值之間。年產(chǎn)量逾20億個。半導(dǎo)體業(yè)主要區(qū)分為材料(硅品棒)制造、集成電路晶圓制造及集成電路構(gòu)裝等三大類，范圍甚廣。制程及原理概述半導(dǎo)體工業(yè)的制造方法是在硅半導(dǎo)體上制造電子元件(產(chǎn)品包括:動態(tài)存儲器、靜態(tài)記億體、微虛理器…等)，而電子元件之完成則由精密復(fù)雜的集成電路(Integrated Circuit，簡稱IC)所組成；IC之制作過程是應(yīng)用芯片氧化層成長、微影技術(shù)、蝕刻、清洗、雜質(zhì)擴(kuò)散、離子植入及薄膜沉積等技術(shù)，所須制程多達(dá)二百至三百個步驟。目前國內(nèi)半導(dǎo)體業(yè)則包括了后二項，至于硅晶棒材料仍仰賴外國進(jìn)口。半導(dǎo)體通常采用硅當(dāng)導(dǎo)體，乃因硅晶體內(nèi)每個原子貢獻(xiàn)四個價電子，而硅原子內(nèi)部原子核帶有四個正電荷。(a),(b)于純半導(dǎo)體中，電洞數(shù)目等于自由電子數(shù)，當(dāng)將少量的三價或五價原子加入純硅中，乃形成有外質(zhì)的(extrinsic)或摻有雜質(zhì)的(doped)半導(dǎo)體。受體(P型)當(dāng)將三價的雜質(zhì)(如硼)加入純硅中，僅可填滿三個共價鍵，第四個空缺形成一個電洞。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可區(qū)分為材料加工制造、晶圓之集成電路制造(wafer fabrication)(中游)及晶圓切割、構(gòu)裝(wafer package)等三大類完整制造流程。而晶圓切割、構(gòu)裝業(yè)系將制造完成的晶圓，切割成片狀的晶粒(dice)，再經(jīng)焊接、電鍍、包裝及測試后即為半導(dǎo)體成品。 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上、中、下游完整制造流程制程單元集成電路的制造過程主要以晶圓為基本材料，經(jīng)過表面氧化膜的形成和感光劑的涂布后，結(jié)合光罩進(jìn)行曝光、顯像，使晶圓上形成各類型的電路，再經(jīng)蝕刻、光阻液的去除及不純物的添加后，進(jìn)行金屬蒸發(fā)，使各元件的線路及電極得以形成，最后進(jìn)行晶圓探針檢測。為制成不同的元件及集成電路，在芯片長上不同的薄層，這些薄層可分為四類:熱氧化物，介質(zhì)層，硅晶聚合物及金屬層。氯包含在氯氣、氯化氫HCl或二氯乙烷中，其將SiSiO2，接合面的雜質(zhì)反應(yīng)成揮發(fā)性氯化物，多余的氯會增加介質(zhì)的崩潰強(qiáng)度，減低接合面缺陷密度。二氧化硅層可使用不同的附著方法，其中低溫附著(300~500℃)之氧化層由硅烷、雜質(zhì)及氧氣形成?！鶶i3N4+6HCl+6H2電漿PCVD程序中，氮化硅由硅烷與氨在氫電槳中反應(yīng)或是硅烷在放電氮氣中生成，反應(yīng)式如下：SiH4+NH3→SiNH+3H22SiH4+H2→2SiNH十3H2硅晶聚合物，或稱聚合硅，在Metal Oxide Semiconductor(MOS)元件中用作閘極接線材料。其他用途包括電容及高電阻的制作。在金屬處理中，化學(xué)蒸氣附著(CVD)提供相當(dāng)優(yōu)良的同型階梯涵蓋層，且一次可制成大量晶圓。鋁附著亦可使用有機(jī)金屬，如三異丁烷鋁:2{(CH3)2CHCH2}3Al→2Al+3H2+副產(chǎn)物集成電路金屬處理量最大的是鋁及其合金，因為兩者具備低電阻系數(shù)(，)，符合低電阻的要求。c)電阻系數(shù)(μΩcm)CoSil2硅聚合體金屬附著共濺射合金900900182025HfSi2硅聚合體金屬附著90045~50MoSi2共濺射合金I000100NiSi2硅聚合體金屬附著共淺射合金9009005050~60Pd2Si硅聚合體金屬附著40030~50PtSi硅聚合體金屬附著600~80028~35TaSi2硅聚合體金屬附著共濺射合金1000100035~4550~55TiSi2硅聚合體金屏附著共濺射合金90090013~1625Wsi2共濺射合金I00070ZrSi2硅聚合體金屬附著90035~40離子植入程序中，雜質(zhì)是以高能呈離子束植入半導(dǎo)體中。于硅擴(kuò)散作用中，最常使用的雜質(zhì)為硼、砷及磷，這三種元素在硅中的溶解度相當(dāng)高。2As2O3+3Si→4As+3SiO2離子植入是將高能量之帶電粒子射入硅基晶中。 使用擴(kuò)散與離子植入技術(shù)將雜質(zhì)植入半導(dǎo)體基晶中的比較印刻與蝕刻印刻是在覆蓋半導(dǎo)體芯片表面的光敏感材料薄層(稱為光阻)印上幾何鑄型。正光阻的組成有三：對光敏感化合物、樹脂及有機(jī)溶劑。 濕法化學(xué)蝕刻乃利用液體化學(xué)物質(zhì)與基質(zhì)表面的特定材料反應(yīng)溶出，此程序廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體制程中。15ml HF10ml HNO3120 A/minSiN4HF緩沖溶液
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