微电子实验报告..doc

泸州职业技术学院实验报告 学生姓名 周民斌 班级名称 2011级微电1班 专 业 微电子技术 课程名称 集成电路设计 指导教师 吕老师 实验时间 2013年 06 月 20 日 17 周 星期 实验名称：实验一， 氧化工艺实验，实验二 ，光刻工艺实验，实验三 ， 硼扩散工艺实验，实验四， 磷扩散工艺实验。 实验目的，实验原理，实验步骤 实验一 氧化工艺实验 一、实验目的 1.学习硅片清洗 2.氧化工艺操作 二、实验原理 1.硅片清洗 硅片清洗液是指能够除去硅片表面沾污物的化学试剂或几种化学试剂配制的混合液。常用硅片清洗液有： 名称 配方 使用条件 作用 备注 I号洗液 NH4OH：H2O2：H2O=1：1：5~1：2：7 805℃ 10min 去油脂 去光刻胶残膜 去金属离子 去金属原子 II号洗液 HCL：H2O2：H2O=1：1：6~1：2：8 805℃ 10min 去金属离子 去金属原子 III号洗液 H2SO4：H2O=3：1 12010℃ 10~15min 去油 去腊 去金属离子 去金属原子 2.氧化原理 二氧化硅能够紧紧地依附在硅衬底表面，具有极稳定的化学性和电绝缘性，因此，二氧化硅可以用来作为器件的保护层和钝化层，以及电性能的隔离、绝缘材料和电容器的介质膜。 二氧化硅的另一个重要性质，对某些杂质（如硼、磷、砷等）起到掩蔽作用。从而可以实行选择扩散；正是利用这一性质，并结合光刻和扩散工艺，才发展起来平面工艺和超大规模集成电路。 制备二氧化硅的方法很多，但热氧化制备的二氧化硅掩蔽能力最强。是集成电路工艺最重要的工艺之一，本实验为热氧化二氧化硅制备工艺。 根据迪尔就格罗夫模型，热氧化过程须经历如下过程： 1.氧化剂从其他内部以扩散形式穿过滞留层运动到SiO2-气体界面，其流密度用F1表示。流密度定义为单位时间通过单位面积的粒子数。 2.氧化剂以扩散方式穿过SiO2层（忽略漂移的影响），到达SiO2-Si界面，其流密度用F2表示。 3. 氧化剂在Si表面与Si反应声称SiO2，流密度用F3表示。 4.反应的副产物离开界面 氧化的致密性和氧化层厚度与氧化气氛（氧气、水气）、温度和气压有密切关系。应用于集成电路掩蔽的热氧化工艺一般采用氧——湿氧——干氧工艺制备。 三、实验步骤 1.开氧化炉，并将温暖设定到750~850℃，开氧气流量2升/分钟。 2.打开净化台，将清洗好的硅片装入石英舟，然后，将石英舟推到恒温区。并开始升温。 3.达到氧化温度后，调整气流量3升/分钟，并开始计时，干氧时间30分钟。 4.在开始干氧的同时，将湿氧水壶加热到95~98℃。干氧完成后，开湿氧流量计，立即进入湿氧化。同时关闭干氧流量计。湿氧时间3小时。 5.湿氧完成，开干氧流量计，调整氧气流量3升/分钟并开始计时，干氧时间30分钟。 6.干氧完成后，开氮气流量计，调整氮气流量3升/分钟，并开始降温，降温时间30分钟。 7.将石英舟拉出，并在净化台内将硅片取出，同时，检测氧化层表面状况和厚度。 关闭氧化炉，关气体。实验结束。 实验二 光刻工艺实验 一、实验目的 1.了解集成电路器件的结构。 2.了解光刻工艺过程 二、实验原理 光刻工艺是加工制造集成电路微图形结构的关键工艺技术，起源于印刷技术中的照相制版。是在一个平面（硅片）上，加工形成微图形。光刻工艺包括涂胶、曝光、显影、腐蚀等工序。集成电路对光刻的基本要求有如下几个方面： 高分辨率：一个有10万元件组成的集成电路，其图形最小条宽为3um，而由500万元件组成的集成电路，其图形最小条宽为1.5~2um，百万以上元件组成的集成电路，其图形最小条宽1um，因此，集成度提高则要求条宽越细，也就要求光刻技术的图形分辨率越高。条宽是光刻水平的标志，代表集成电路发展的水平。 高灵敏度：灵敏度是指光刻机的感光速度，集成电路要求产量要大，因此，曝光时间应短，这就要求光刻胶的灵敏度要高。 低缺陷：如果一个集成电路芯片上出现一个缺陷，则整个芯片将失效，集成电路制造过程包含几十道工序，其中光刻工序就有10多次，因此，要求光刻工艺缺陷尽量少，否则，就无法制造集成电路。 精密的套刻对准：集成电路的图形结果需要多次光刻完成，每次曝光都需要相互套准，因此集成电路对光刻套准要求非常高，其误差允许为最小条宽的10%左右。 集成电路所用的光刻胶有正胶和负胶两种：正性光刻胶通常由碱溶性酚醛树脂、光敏阻溶剂组成，光敏剂可使光刻胶在显影液中溶解度减小，但曝光将使光敏阻溶剂分解，使光刻胶溶解度大大增加而被显掉，未曝光部分由于溶解度小而留下。负性光刻胶和正性光刻胶相反，负性光刻胶在曝光前能溶于显影液，曝光后，由于光化反应交链成难溶大分子而留下，未曝