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《IC工艺流程简介

晶体的生长 晶体切片成 wafer 晶圆制作 功能设计à模块设计à电路设计à版图设计à制作光罩 工艺流程 1) 表面清洗 晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护之,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。 2) 初次氧化 有热氧化法生成SiO2 缓冲层,用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力 氧化技术 干法氧化 Si(固) + O2 à SiO2(固) 湿法氧化 Si(固) +2H2O à SiO2(固) + 2H2 干法氧化通常用来形成,栅极二氧化硅膜,要求薄,界面能级和固定电荷密度低的薄膜。干法氧化成膜速度慢于湿法。湿法氧化通常用来形成作为器件隔离用的比较厚的二氧化硅膜。当SiO2膜较薄时,膜厚与时间成正比。SiO2膜变厚时,膜厚与时间的平方根成正比。因而,要形成较 厚的SiO2膜,需要较长的氧化时间。SiO2膜形成的速度取决于经扩散穿过SiO2膜到达硅表面的O2及OH基等氧化剂的数量的多少。湿法氧化时,因在于OH基在SiO2膜中的扩散系数比O2的大。氧化反应,Si 表面向深层移动,距离为SiO2膜厚的0.44倍。因此,不同厚度的SiO2膜,去除后的Si表面的深度也不同。SiO2膜为透明,通过光干涉来估计膜的厚度。这种干涉色的周期约为200nm,如果预告知道是几次干涉,就能正确估计。对其他的透明薄膜,如知道其折射率,也可用公式计算出 (d SiO2) / (d ox) = (n ox) / (n SiO2)。SiO2膜很薄时,看不到干涉色,但可利用Si的疏水性和SiO2的亲水性来判断SiO2膜是否存在。也可用干涉膜计或椭圆仪等测出。 SiO2和Si界面能级密度和固定电荷密度可由MOS二极管的电容特性求得。(100)面的Si的界面能级密度最低,约为10E+10 -- 10E+11/cm –2 .e V -1 数量级。(100)面时,氧化膜中固定电荷较多,固定电荷密度的大小成为左右阈值的主要因素。 3) CVD(Chemical Vapor deposition)法沉积一层Si3N4(Hot CVD或LPCVD)。 1 常压CVD (Normal Pressure CVD) NPCVD为最简单的CVD法,使用于各种领域中。其一般装置是由(1)输送反应气体至反应炉的载气体精密装置;(2)使反应气体原料气化的反应气体气化室;(3)反应炉;(4)反应后的气体回收装置等所构成。其中中心部分为反应炉,炉的形式可分为四个种类,这些装置中重点为如何将反应气体均匀送入,故需在反应气体的流动与基板位置上用心改进。当为水平时,则基板倾斜;当为纵型时,着反应气体由中心吹出,且使基板夹具回转。而汽缸型亦可同时收容多数基板且使夹具旋转。为扩散炉型时,在基板的上游加有混和气体使成乱流的装置。 2 低压CVD (Low Pressure CVD) 此方法是以常压CVD 为基本,欲改善膜厚与相对阻抗值及生产所创出的方法。主要特征:(1)由于反应室内压力减少至10-1000Pa而反应气体,载气体的平均自由行程及扩散常数变大,因此,基板上的膜厚及相对阻抗分布可大为改善。反应气体的消耗亦可减少;(2)反应室成扩散炉型,温度控制最为简便,且装置亦被简化,结果可大幅度改善其可靠性与处理能力(因低气压下,基板容易均匀加热),因基可大量装荷而改善其生产性。 3 热CVD (Hot CVD)/(thermal CVD) 此方法生产性高,梯状敷层性佳(不管多凹凸不平,深孔中的表面亦产生反应,及气体可到达表面而附着薄膜)等,故用途极广。膜生成原理,例如由挥发性金属卤化物(MX)及金属有机化合物(MR)等在高温中气相化学反应(热分解,氢还原、氧化、替换反应等)在基板上形成氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、高熔点金属、金属、半导体等薄膜方法。因只在高温下反应故用途被限制,但由于其可用领域中,则可得致密高纯度物质膜,且附着强度极强,若用心控制,则可得安定薄膜即可轻易制得触须(短纤维)等,故其应用范围极广。热CVD法也可分成常压和低压。低压CVD适用于同时进行多片基片的处理,压力一般控制在0.25-2.0Torr之间。作为栅电极的多晶硅通常利用HCVD法将SiH4或Si2H。气体热分解(约650 oC)淀积而成。采用选择氧化进行器件隔离时所使用的氮化硅薄膜也是用低压CVD法,利用氨和SiH4 或Si2H6反应面生成的,作为层间绝缘的SiO2薄膜是用SiH4和O2在400 --4500 oC的温度下形成 SiH4 + O2 –-SiO2 + 2H2 或是用Si(OC2H5)4 (TEOS: tetra – ethoxy – silanc )和O2在750 oC左右的高温下反应生成的,后者即采用TEOS形成的SiO2膜具有台阶侧面部被覆性能好的优点。前者,在淀积的同时

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