半导体制造工艺流程.ppt

半导体相关知识 本征材料：纯硅 9-10个9 250000Ω.cm N型硅： 掺入V族元素--磷P、砷As、锑Sb P型硅： 掺入 III族元素—镓Ga、硼B PN结： 半 导体元件制造过程可分为 前段（Front End）制程 晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wafer Fab）、 晶圆针测制程（Wafer Probe）； 後段（Back End） 构装（Packaging）、 测试制程（Initial Test and Final Test） 一、晶圆处理制程 晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件（如电晶体、电容体、逻辑闸等），为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程 ，以微处理器（Microprocessor）为例，其所需处理步骤可达数百道，而其所需加工机台先进且昂贵，动辄数千万一台，其所需制造环境为为一温度、湿度与 含尘（Particle）均需控制的无尘室（Clean-Room），虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关；不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适 当的清洗（Cleaning）之後，接著进行氧化（Oxidation）及沈积，最後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤，以完成晶圆上电路的加工与制作。 二、晶圆针测制程 经过Wafer Fab之制程後，晶圆上即形成一格格的小格 ，我们称之为晶方或是晶粒（Die），在一般情形下，同一片晶圆上皆制作相同的晶片，但是也有可能在同一片晶圆 上制作不同规格的产品；这些晶圆必须通过晶片允收测试，晶粒将会一一经过针测（Probe）仪器以测试其电气特性， 而不合格的的晶粒将会被标上记号（Ink Dot），此程序即 称之为晶圆针测制程（Wafer Probe）。然後晶圆将依晶粒 为单位分割成一粒粒独立的晶粒 三、IC构装制程 IC構裝製程（Packaging）：利用塑膠或陶瓷包裝晶粒與配線以成積體電路 目的：是為了製造出所生產的電路的保護層，避免電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。 半导体制造工艺分类 半导体制造工艺分类 一 双极型IC的基本制造工艺： A 在元器件间要做电隔离区（PN结隔离、全介质隔离及PN结介质混合隔离） ECL（不掺金） （非饱和型） 、TTL/DTL （饱和型） 、STTL （饱和型） B 在元器件间自然隔离 I2L（饱和型） 半导体制造工艺分类 二 MOSIC的基本制造工艺： 根据栅工艺分类 A 铝栅工艺 B 硅 栅工艺 其他分类 1 、（根据沟道） PMOS、NMOS、CMOS 2 、（根据负载元件）E/R、E/E、E/D 半导体制造工艺分类 三 Bi-CMOS工艺： A 以CMOS工艺为基础 P阱 N阱 B 以双极型工艺为基础 双极型集成电路和MOS集成电路优缺点 半导体制造环境要求 主要污染源：微尘颗粒、中金属离子、有机物残留物和钠离子等轻金属例子。 超净间：洁净等级主要由 微尘颗粒数/m3 半 导体元件制造过程 前段（Front End）制程---前工序 晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wafer Fab） 典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程 横向晶体管刨面图 纵向晶体管刨面图 NPN晶体管刨面图 1.衬底选择 P型Si ρ ?10Ω.cm 111晶向,偏离2O~5O 晶圆（晶片） 晶圆（晶片）的生产由砂即（二氧化硅）开始，经由电弧炉的提炼还原成 冶炼级的硅，再经由盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透过慢速分 解过程，制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解 后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长，重76.6公斤的 8寸 硅晶棒，约需 2天半时间长成。经研磨、抛光、切片后，即成半导体之原料 晶圆片 第一次光刻—N+埋层扩散孔 1。减小集电极串联电阻 2。减小寄生PNP管的影响 外延层淀积 1。VPE（Vaporous phase epitaxy) 气相外延生长硅 SiCl4+H2→Si+HCl 2。氧化 TepiXjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox 第二次光刻—P+隔离扩散孔 在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离. 第三次光刻—P型基区扩散孔 决定NPN管的基区扩散位置范围 第四次光刻—N+发射区扩散孔 集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。 Al—N-Si 欧姆接触：ND≥1019cm-3，　　　　　　　　 第五次光刻—引线接触孔 　　 第六