集成电路工艺第一章硅集成电路衬底加工技术.ppt

硅衬底的边缘抛光 抛光类型：大T型、圆弧型、小T型 抛光方法： 硅片倾斜并旋转，加压与转动中的抛光布作用，抛光液选用硅溶胶，成本低。 预先在抛光轮上切出硅片外圆形状再进行抛光，抛光轮为发泡固化的聚氨脂。二个抛光轮，一个切有沟槽，用来抛x1、x2面，一个为平滑表面，用来抛x3面 ，抛光液用喷洒方式，边缘抛光后立即清洗 第六十三页，共八十九页。 IC中硅衬底表面抛光 抛光设备： A、 按生产方式分：批式抛光机和单片式抛光机 B、 按抛光面数分：单面抛光机和双面抛光机 第六十四页，共八十九页。 CMP抛光的动力学过程 CMP是一个多相反应，有二个动力学过程： 首先吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与单晶片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程（化学作用）如碱性抛光液中的OH-对Si的反应： Si ＋ 2OH- + H2O=== SiO32- + 2H2 2. 抛光表面反应物脱离硅单晶表面，即解吸过程，使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程（机械作用） 第六十五页，共八十九页。 CMP Oxide Mechanism Figure 18.10 SiO2 layer Polishing pad Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si CMP System (5) By-product removal (1) Slurry dispense By-products (2) H2O OH- travel to wafer surface (4) Surface reactions and mechanical abrasion Drain Slurry (3) Mechanical force presses slurry into wafer Si(OH)4 Rotation Si Si Si 第六十六页，共八十九页。 集成电路工艺 衬底加工及清洗 热氧化 图形转移 掺杂：扩散、离子注入 刻蚀 薄膜工艺：外延、溅射、蒸发 金属化及多层布线 第三十一页，共八十九页。 第一章：超大规模集成电路硅衬底加工技术 第三十二页，共八十九页。 Crystal seed Molten polysilicon Heat shield Water jacket Single crystal silicon Quartz crucible Carbon heating element Crystal puller and rotation mechanism CZ Crystal Puller Figure 4.10 第三十三页，共八十九页。 Silicon Ingot Grown by CZ Method Photograph courtesy of Kayex Corp., 300 mm Si ingot Photo 4.1 第三十四页，共八十九页。 单晶硅片 第三十五页，共八十九页。 Crystal Growth Shaping Wafer Slicing Wafer Lapping and Edge Grind Etching Polishing Cleaning Inspection Packaging Basic Process Steps for Wafer Preparation Figure 4.19 第三十六页，共八十九页。 硅单晶的加工成型技术 硅片加工：将硅单晶棒制作成硅片的过程 滚圆（rounding）－ X射线定位（x－ray orientation）－切片（slicing）－倒角（edge contouring）－硅片研磨（lapping）－清洗（cleaning）－化学腐蚀（etching）－热处理（heat treatment) 第三十七页，共八十九页。 硅片加工的目的 1、提高硅单晶棒的使用率 2、制造硅片二个高平行度与平坦度的洁净表 明 3、维持硅片表面结晶性能、化学性能与电特性等性质与其内层材料一致，力图避免出现位错、微裂纹、应力等缺陷，以免影响半导体中载体的形成 第三十八页，共八十九页。 单晶锭外形整理 单晶锭外形整理包括：切割分段、外圆滚磨、定位面研磨 1、切割分段 切除籽晶、肩部、尾部的直径小于规格要求的部分及电阻率和完整性不符合规格要求的部分 切割前加热单晶锭到100℃，用粘结剂将石墨条粘贴在切缝底部，切割速度7mm/min以下，以避免破损 2、外圆滚磨 包