半导体工艺实验报告.docx
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半导体工艺实验报告
离子注入：
将加速到一定高能量的离子束注入固体材料表面层内，以改变表面层物理和化学性质的工艺。
在半导体中注入相应的杂质原子（如在硅中注入硼、磷或砷等），可改变其表面电导率或形成PN结。
离子注入掺杂的优点是:
①离子注入可通过调节注入离子的能量和数量，精确控制掺杂的深度和浓度。
特别是，当需要浅PN结和特殊形状的杂质浓度分布时，离子注入掺杂可保证其精确度和重复性。
②离子注入的杂质分布准直性好（即横向扩展小），有利于获得精确的浅条掺杂，可提高电路的集成度和成品率。
③离子注入可实现大面积均匀掺杂并有高的浓度。
④离子注入不受化学结合力、扩散系数和固溶度等的限制，能在任意所需的温度下进行掺杂。
⑤离子注入可达到高纯度掺杂的要求，避免有害物质进入半导体材料，因而可以提高半导体器件的性能。
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扩散：
热氧化工艺：
热氧化法是在高温下（900℃-1200℃）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。
热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。
硅片氧化前的清洗、热氧化的环境及过程是制备高质量二氧化硅膜的重要环节。
影响氧化速率的因素：
氧化温度、硅片晶向、掺杂杂质浓度、氯化物、氧化剂分压
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氧化：
热氧化工艺的原理就是在硅衬底上生成高质量的二氧化硅薄膜。
热氧化工艺分为干氧氧化和湿氧氧化
热氧化是高温工艺。
在高温下，一开始是氧原子与硅原子结合，二氧化硅的生长是一个线性过程。
大约长了500Å之后，线性阶段达到极限。
为了保持氧化层的生长，氧原子与硅原子必须相互接触。
在二氧化硅的热生长过程中，氧气扩散通过氧化层进入到硅表面，因此，二氧化硅从硅表面消耗硅原子，氧化层长入硅表面。
随着氧化层厚度的增加，氧原子只有扩散通过更长的一段距离才可以到达硅表面。
因此从时间上来看，氧化层的生长变慢，氧化层厚度、生长率及时间之间的关系成抛物线形。
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硅化物：
某些金属（如锂、钙、镁、铁、铬等）和某些非金属（如硼等）与硅形成的二元化合物。
一般是晶体，有金属光泽，硬而有高熔点。
一种金属或非金属能生成多种硅化物。
如铁能生FeSi、FeSi2、Fe2Si5、Fe3Si2、Fe5Si3等。
可由金属（或非金属）氧化物或金属硅酸盐用硅在电炉中还原而得。
金属硅化物以其优异的高温抗氧化性和导电、传热性获得广泛的应用
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淀积：
与氧化不同，淀积专指薄膜形成过程中，并不消耗硅晶圆片或衬底材质本身。
薄膜淀积工艺涵盖了晶圆片表面以上部分的所有层的制备和产生，目前已经发展为物理气相淀积和化学气相淀积两个方向
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刻蚀：
刻蚀指的是把未被抗蚀剂掩蔽的薄膜层除去，从而在薄膜上得到与抗蚀剂膜上完全相同图形的工艺。
在集成电路制造过程中，经过掩模套准、曝光和显影，在抗蚀剂膜上复印出所需的图形，或者用电子束直接描绘在抗蚀剂膜上产生图形，然后把此图形精确地转移到抗蚀剂下面的介质薄膜（如氧化硅、氮化硅、多晶硅）或金属薄膜（如铝及其合金）上去，制造出所需的薄层图案。
刻蚀就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法，有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜层除去，从而在薄膜上得到和抗蚀剂膜上完全一致的图形。
刻蚀技术主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。
干法刻蚀主要利用反应气体与等离子体进行刻蚀；湿法刻蚀主要利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀。
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通孔互联：
互连线是指连接两个元器件之间的传输线，分为短线、中长线和长线
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集成工艺：
集成电路工艺是把电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电容器等元件用一定工艺方式制作在一小块硅片、玻璃或陶瓷衬底上，再用适当的工艺进行互连，然后封装在一个管壳内，使整个电路的体积大大缩小，引出线和焊接点的数目也大为减少。
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光刻：
光刻是通过一系列生产步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。
在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。
通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留的是特征图形部分。
常用的曝光方式分类如下：
接触式曝光和非接触式曝光的区别，在于曝光时掩模与晶片间相对关系是贴紧还是分开。
接触式曝光具有分辨率高、复印面积大、复印精度好、曝光设备简单、操作方便和生产效率高等特点。
但容易损伤和沾污掩模版和晶片上的感光胶涂层,影响成品率和掩模版寿命,对准精度的提高也受到较多的限制。
一般认为，接触式曝光只适于分立元件和中、小规模集成电路的生产。
非接触式曝光主要指投影曝光。
在投影曝光系统中，掩膜图形经光学系统成像在感光层上，掩模与晶片上的感光胶层不接触,不会引起损伤和沾污,成品率较高，对准精度也高，能满足高集成度器件和电路生产的要求。
但投影曝光设备复杂，技术难度高，因而不适于低档产品的生产。
现代应用最广的是1:
1倍的全反射扫描曝光系统和x:
1倍的在硅片上直接分步重复曝光系统。
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