半导体制造流程详解案例.pdf

半导体制造流程（转） 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)制造过程 晶圆处理过程(Wafer Fabrication；简称Wafer Fab)、晶圆针测过程(Wafer Probe);  后段(Back End) 构装(Packaging)、测试过程(Initial Test and Final Test) 一、 晶圆处理制造过程  晶圆处理制程的主要工作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 是随着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 洗之后，接着进行氧化(Oxidation)及沉积，最后进行微影、蚀刻及离子植入等反复步骤， 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 制程后，晶圆上即形成一格格的小格，我们称之为晶方或晶粒(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，而不合格的晶粒将会被标上记号(Ink Dot)，此过程即称之为晶圆针测制 程(Wafer Probe) 。然后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 构装制程(Packaging)：利用塑料或陶瓷包装晶粒与配线以成机体电路  目的：是为了制造出所生产的电路的保护层，避免电路收到机械性刮伤或是高温破坏。 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 2 I L （饱和型） 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 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  双极型集成电路 中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗比较大  CMOS 集成电路 低静态功耗、宽的电源电压范围、宽的输出电压幅度（无阈值损失），具有高速度、高 密度潜力；可与TTL 电路兼容。电流驱动能力低 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粒子。  超净间：洁净等级主要由微尘颗粒数/m3 半导体元件制造工程 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 横向晶体管剖面图 纵向晶体管剖面图 NPN 晶体管剖面图