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以上介绍的是干氧氧化，氧化速率较慢。

如果用水蒸气代替氧气做氧化剂，可以提高氧化速率，用水蒸气氧化的工艺通常称为湿氧氧化。

其化学反应式如下：

Si（固态）+H2O（气态）SiO2（固态）+2H2（气态）

通常采用干氧－湿氧－干氧结合的氧化方式。

2.扩散

杂质扩散机制：

a间隙式扩散b替位式扩散

扩散系数

非克（Fick）第一定律：

：

∂C（x,t）J（x,t）=−D∂x

J为扩散粒子流密度、定义为单位时间通过单位面扩散粒子流密度、扩散粒子的浓度，积的粒子数，积的粒子数，C是扩散粒子的浓度，D为扩散系数是表征杂质扩散快慢的系数。

是表征杂质扩散快慢的系数。

非克第一定律表达了扩散的本质即浓度差越大温度越高，扩散就越快。

浓度差越大，扩散的本质即浓度差越大，温度越高，扩散就越快。

常用扩散杂质

形成P型硅的杂质：

形成P型硅的杂质：

B、Ga、Al（Ⅲ族元素）Ga、Al（族元素）形成N型硅的杂质：

形成N型硅的杂质：

P、As、Sb（Ⅴ族元素）As、Sb（族元素）IC制造中常用的杂质：

IC制造中常用的杂质：

B、P、As、SbAs、制造中常用的杂质B：

硼、Ga：

镓、Al：

铝Ga：

Al：

P：

磷、As：

砷、Sb：

锑As：

Sb：

扩散杂质的分布

1.余误差函数分布（恒定表面源扩散属于此分布）

其扩散方程：

C（z,t）=CS1−π∫z2Dt0zedλ=CSerf2Dt−λ2

误差函数分布的特点：

a、杂质表面浓度由该种杂质在扩散温度下的固溶度所决定。

当扩散温度不变时，表面杂质浓度维持不变；

扩散时间越长，扩散温度越高，硅片内的杂质总量就越多；

扩散时间越长，扩散温度越高，杂质扩散得越深。

2、高斯分布（有限源扩散属于此分布）

QTC（z,t）=eπDt

高斯分布的特点：

a、在整个扩散过程中，杂质总量保持不变b、扩散时间越长，扩散温度越高，则杂质扩散得越深，表面浓度越低c、表面杂质浓度可控。

扩散工艺

常规深结（Xj≥２ｍ）扩散采用两步扩散

第一步：

预扩散或预沉积，温度一般较低（980℃以下）、时间短（小于60分以下）、此步扩散为恒定表面源扩散余误差分布。

第二步：

再扩散或结推进，温度一般较高（1200℃左右）、时间长（大于120分），同时生长SiO2此步扩散为有限表面源扩散高斯分布。

3.光刻

光刻：

将掩模版上的图形转移到硅片上的过程。

本质：

把电路结构临时“复制”到硅片上。

光刻的成本在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。

光刻是集成电路中关键的工艺技术，最早的构想来源于印刷技术中的照相制版。

最早在1958年就开始了光刻技术，实现了平面晶体管的制作。

在讨论扩散和离子注入的过程中，涉及到采用SiO2或者其他的一些掩膜材料来覆盖硅片表面的部分区域。

通过光刻选择性地去除硅片表面限定区域的掩膜，就可形成集成电路所需的绝缘层或者金属层的图形。

ULSI中对光刻的基本要求：

1）高分辩率2）高灵敏度的光刻胶（指胶的感光速度）3）低缺陷。

（重复导致多数片子都变坏）4）精密的套刻对准。

允许的套刻误差为线宽的10%。

5）对大尺寸硅片的加工。

光刻的工艺流程光刻工艺的主要步骤：

（a）涂胶（甩胶）；

之前需要脱水烘焙，甩胶（加HMDS）（b）前烘去溶剂，减少污染和显影损失（c）光刻胶通过掩膜曝光；

胶受光变为乙烯酮，再变为羧酸（易溶于碱液）（d）显影后的图形；

图形检查，不合格的返工，用丙酮去胶（e）坚膜：

除去光刻胶中的剩余溶液，增加附着力和抗蚀能力。

温度高于前两种。

（f）刻蚀氧化层和去胶（干法和湿法）。

4.金属化

金属化的作用:

a将有源元件按设计的要求联结起来形成一个完整的电路和系统

b提供与外电源相连接的接点

互连和金属化不仅占去了相当的芯片面积，而且往往是限制电路速度的主要矛盾之所在。

金属材料的用途及要求：

a栅电极

与栅氧化层之间有良好的界面特性和稳定性

合适的功函数，满足NMOS和PMOS阈值电压对称的要求

多晶硅的优点

可以通过改变掺杂的类型和浓度来调节功函数

与栅氧化层有很好的界面特性

多晶硅栅工艺具有源漏自对准的特点

b互连材料

电阻率小

易于淀积和刻蚀

好的抗电迁移特性

Al

Cu

c接触材料

良好的金属/半导体接触特性（好的界面性和稳定性，接触电阻小，在半导体材料中的扩散系数小）

后续加工工序中的稳定性；

保证器件不失效

硅化物（PtSi、CoSi）

集成电路对金属化材料特性的要求：

晶格结构和外延生长的影响（薄膜的晶格结构决定其特性）

电学特性电阻率、TCR、功函数、肖特基势垒高度等

机械特性、热力学特性以及化学特性

Al的优点：

电阻率低

与n+,p+硅或多晶硅能形成低阻的欧姆接触

与硅和BPSG有良好的附着性

故成为最常用互连金属材料

金属铝膜的制备方法（PVD）：

真空蒸发法（电子束蒸发）

利用高压加速并聚焦的电子束加热蒸发源使之蒸发淀积在硅片表面

溅射法

射频、磁控溅射

污染小，淀积速率快，均匀性，台阶覆盖性好

二二极管的制作

1.工艺流程

氧化生长：

氧化炉炉管预热到600℃之后，将载有N型衬底的硅片的石英舟中按照一定速度慢慢推进炉管后，炉管加热升温至1200℃，并且炉管中通入O2，氧化一般采用干氧+湿氧+干氧氧化的方式。

在水汽发生装置的瓶中装入不超过2/3的纯水，将其加热到100℃纯水沸腾，利用O2将水蒸汽携带或者直接进入炉管中。

经过大约一定时间（视情况而定）氧化后，炉管内慢慢降低至600℃后，将石英舟慢慢拉出。

待硅片自然冷却后，利用膜厚测试仪测试硅片表面氧化层的厚度。

光刻窗口：

涂胶

涂胶是在SVG 

8000/8626涂胶机上进行（非真空），目前采用的光刻胶的粘度主要有有30、60、100mPas以及PW-1500等，一到四次光刻光刻胶一般采用负胶，类型有OMR 

83环化光刻胶、HTR-80环化光刻胶、HTR 

3-50、HTR 

3-100光刻胶等，而钝化层光刻采用聚酰亚胺光刻胶，它是正胶（也有部分聚酰亚胺负胶，但是很少用），涂胶的具体步骤为：

1、上料；

2、传送；

3、预旋转：

硅片旋转甩掉表面的脏物；

4、停止旋转，滴胶；

5、推胶：

硅片旋转将胶慢慢涂布满整个硅片的表面；

6、匀胶：

将将胶涂匀在表面，光刻胶粘度越大，转速越高，这样得到的膜更均匀；

曝光

从烘箱内取出硅片让其冷却至室温。

双面TVS将硅片置于曝光夹具的玻璃光刻板之间，并夹紧；

单面TVS

将硅片置于曝光夹具的玻璃板上，再扣下胶片光刻板，开真空阀将其吸牢。

将曝光夹具推入曝光机中心，按下开关，开始曝光，完毕后退出。

曝

光条件看是实际情况而定。

曝光结束，松开吸片真空并将硅片放入到载片盒中。

显影 

找开显影缸盖。

用载片盒手柄将曝光好的硅片放入显影缸中显影，并计好时间。

注意：

显影时应来回晃动载片盒数次。

显影后将硅片晾干，然后放入坚膜烘箱内坚膜30分钟。

显影完的硅片需要检查外观，如有显影不良，则不良硅片通知工程人员处理。

腐蚀

在二氧化硅腐蚀清洗机中进行，腐蚀液是由HF、NH4F、与H2O按一定比例配成的缓冲溶液。

腐蚀温度一定时，腐蚀速率取决于腐蚀液的配比和SiO2掺杂情况。

掺磷浓度越高，腐蚀越快，掺硼则相反。

SiO2腐蚀速率对温度最敏感，温度越高，腐蚀越快。

具体步骤为：

1、将装有待腐蚀硅片的片架放入浸润剂（FUJI 

FILM 

DRIWEL）中浸泡10—15S，上下晃动，浸润剂（FUJI 

DRIWEL）的作用是减小硅片的表面张力，使得腐蚀液更容易和二氧化硅层接触，从而达到充分腐蚀；

2、将片架放入装有二氧化硅腐蚀液（氟化铵溶液）的槽中浸泡，上下晃动片架使得二氧化硅腐蚀更充分，腐蚀时间可以调整，直到二氧化硅腐蚀干净为止；

3、冲纯水；

4、甩干

去胶 

等离子体干法去胶：

用HDK-2型等离子刻蚀去胶机去胶，在去胶机内通入刻蚀气体O2。

等离子体内的活化氧使有机物在（50—100）℃下很快氧化，生成CO2、CO、H2O等挥发性成份，从而达到去胶目的。

去胶后检查：

1、有残胶——再去胶；

2、有残液——再清洗；

3、有残迹——用1号液清洗；

4、窗口有二氧化硅或铝残留。

P型扩散

预淀积

扩散炉炉管预热到1000℃之后，将载有硅片的石英舟中按照一定速度慢慢推进炉管后，炉管加热升温至1200℃，并且炉管中通入O2和N2，P型扩散采用氮化硼作为扩散源，利用N2携带的方式进入炉管，并且源温控制在（20±

1）℃。

经过大约（110±

10）min（视情况而定，通入氮化硼时间）预淀积后，炉管内慢慢降低至1000℃后，将石英舟慢慢拉出。

待硅片自然冷却后，需要测试预淀积硅片表面的电阻率。

电阻率的测试是利用陪片，首先用40%的HF溶液将陪片腐蚀，然后冲水后烘干，再利用四探针测试仪测试陪片表面电阻率。

预淀积后硅片表面的电阻率要求控制在一定范围，如果电阻率大于范围值，需要减少预淀积时间，如果电阻率小于范围值，需要再进行预淀积。

再扩散

主扩散是利用碳化硅舟进行，将硅片依次紧靠放入碳化硅舟中，硅片与硅片之间以及舟底都要撒上二氧化硅粉，以免高温扩散时硅片粘结在一起，两端用碳化硅挡板挡好。

将扩散炉炉管预热到800℃之后，将载有硅片的碳化硅舟中按照一定速度慢慢推进炉管后，炉管加热升温至1286℃，经过大约200小时（视情况而定）扩散后，炉管内慢慢降低至800℃后，将舟慢慢拉出。

待硅片自然冷却后，需要测试硅片表面的参数：

1）电阻率：

利用四探针测试仪测试；

2）结深：

在结深测试仪上利用微细刚玉粉将硅片的边缘磨出一个斜面，并且用溶剂对扩散区域进行染色，利用显微镜可以测出斜面染色区域的长度和斜面长度以及硅片厚度，根据三角形相似的方法可以求出结深。

3）表面：

检验硅片的翘曲、沾污等。

光刻接触孔

光刻接触孔步骤还是同光刻窗口，只不过是在曝光时所用版图不同。

步骤如下：

涂胶，烘干，曝光，显影，腐蚀，烘干，去胶。

金属淀积

金属层的形成主要采用物理汽相沉积（Pysical 

Vapor 

Deposition，简称PVD）技术，主要有两种PVD技术：

蒸发和溅射。

蒸发是通过把被蒸镀物体加热，利用被蒸镀物在高温（接近其熔点）时的饱和蒸汽压，来进行薄膜沉积的；

而溅射是利用等离子体中的离子，对被溅射物体电极（也就是离子的靶）进行轰击，使汽相等离子体内具有被溅镀物的粒子（如原子），这些粒子沉积到硅片上就形成了薄膜。

铝是用于互连的最主要的材料之一，因为铝的价格相对低廉，并且铝能够很容易和二氧化硅反应形成氧化铝，这促进了二氧化硅和铝之间的粘附性。

在生产中采用电子束蒸发工艺淀积铝膜，大致步