半导体制造技术.docx
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半导体制造技术
《半导体制造技术》-（美）MichaelCiuikJulianSerda著
韩郑生等译电子工业出版社
《微电子制造科学原理与工程技术》（第二版）
–（美）StephenA.Camphell著
曾莹等译电子工业出版社
微电子制造：
圆片——生成氧化层
光刻：
淀积电阻材料——形成电阻材料
淀积绝缘层——形成绝缘层
淀积绝缘层——形成绝缘层
薄膜淀积：
溅射和蒸发（物理过程）
溅射——Ar+轰击含有淀积材料的靶
蒸发——对圆片涂敷
在圆片上部生长半导体薄层的过程称之为外延生长。
CMOS工艺流程
工艺名称
反应条件
备注
硅衬底
SiO2
氧化
光刻胶
掩膜板
UV
对准与曝光
硅片
曝过光的光刻胶
光刻胶
SiO2
显影
离子化的CF4气体
RF源、光刻胶
SiO2氧化硅刻蚀
离子化的氧气
RF源
SiO2光刻胶去除
栅氧化硅
氧化（栅氧化硅）
多晶硅
掺杂气体、硅脘气体
多晶硅淀积
多晶硅栅
RF源、离子化的CU4气体
多晶硅、光刻与刻蚀
扫描离子束
离子注入
有源区
氧化硅板部
氧化硅
氧化硅淀积
接触孔
接触刻蚀
金属接触
金属淀积与刻蚀
氧化工艺：
湿法清洗
氧化炉
氧化前清洗
化学品
O2、N2、H2、Cl
检查
%溶液
流量
膜泵
温度
温度
均匀性
时间
温度分布曲线
颗粒
时间
缺陷
清洗液：
RCH、SC-1、SC-2清洗体系以及Piranha清洗
（硫酸、过氧化氢和水的混合物）
干法氧化工艺的工艺菜单
步骤
时间（分）
温度
（0℃）
N2净化气
（slm）
N2
（slm）
O2
HCI
备注
0
850
8.0
0
0
/
待机状态
1
5
850
8.0
0
/
装片
2
7.5
升温速度20℃/min
8.0
0
/
升温
3
5
1000
8.0
0
/
温度稳定
4
30
1000
0
2.5
67
干法氧化
5
30
1000
8.0
0
/
退化
6
30
除温速度5℃/min
8.0
0
/
降温
7
5
850
8.0
0
/
卸片
8
850
8.0
0
0
/
待机状态
危险性：
酸和碱（PH小于7为酸性，大于7为碱性）
有毒性：
磷化氢和砷化氢
易燃性：
酒精和丙铜
自然性：
硅烷（在空气55℃（130ºF）温度不能够自燃的物质）
HF侵蚀玻璃，只能用塑料容器存放和使用。
不相溶的化学物质
化学物质
不能与之混合的物质
丙酮
溴、氯、硝酸和硫酸
氟化锰
酸溶液
三氧化锑
金属和还原剂
砷化三氢
氧化化合物
三氯化硼
湿气或水
易燃液体
硝酸铵、铬酸、过氧化氢、硝酸、过氧化物、卤素
氢氟酸
氟溶液
过氧化氢
铜、铬、铁、大部分金属或它们的盐、酒精、丙醇
带胺、有机材料、硝基甲烷、易燃液体和可燃材料
硫酸
乙酸、苯胺、铬酸、氰氢酸、硫化氨、易燃气体（液体）
氧
诸如丙酮、乙炔、油脂、氢油、磷等易燃气体、液体、固体
硫酸
氯化钾、高氯酸钾、高锰酸钾及像钠和锂一样的轻金属化合物
集成电路制造工艺：
N（P）型SiO2光刻BLPVCD（SiO2）光刻（引线孔）蒸发光刻
集成电路芯片生产，工艺复杂，工艺步骤高达300余步，同时使用多种化学试剂和特种气体。
但总体来说生产工艺流程是使用硅抛光/外延大园片，在其清洗干净的表面上，通过氧化或CVD的方法形成阻挡或隔离层薄膜，由光刻技术形成掺杂孔或接触孔，然后采用离子注入或扩散的方法掺杂形成器件PN结，最后由溅射镀膜或CVD成膜的方法形成互联引线。
主要生产工序包括：
清洗—氧化、扩散—CVD沉积—光刻—去胶—干法刻蚀—CMP抛光—湿法腐蚀—离子注入—溅射—检测—入库。
生产所需主要原材料包括硅片、光掩模、石英制品、大宗气体、烷类特种气体、化学试剂、光刻胶、显影剂等几大类，生产产生的污染物包括酸碱废水、含F-废水、CMP废水、酸碱性废气、有机废气、废液等。
大宗气体包括氮气、氧气、氢气、氩气、氦气等。
●
纯水
装设容量（m3/h）80
电阻率（MΩ·CM、25℃）18.1
TOC（ppb）<2
细菌（个/100ml）<1
Si（ppb）<0.5
Na、K、Ca、Ni、Fe、Zn、Cu、Al<0.01
Cl（ppb）<0.05
SO4、NO3（ppm）<0.1
PO4（μm）<0.5
水温（℃）冷：
23±2
水压（MPa）0.3±0.05（使用点）
●冷却循环水
装设容量（m3/h）340
供水压力（MPa）0.80
供水温度（℃）16
回水温度（℃）21
供水水质电导率100μm/cm,PH6.8~7.5
●高纯氧气（纯化器出口）
纯度（%）99.9995
装设容量（m3/h）75
CO2含量（ppb）<1
CO含量（ppb）<1
H2O含量（ppb）<1
N2（100ppb）<1
THC（100ppb）<1
微粒（pcs/l）＞0.1μm<1
使用压力（Mpa）0.5
●高纯氢气（纯化器出口）
纯度（%）99.9999
装设容量（m3/h）14
含O2量（ppb）<1
CO2含量（ppb）<1
CO含量（ppb）<1
H2O含量（ppb）<1
THC（100ppb）<1
N2（ppb）<1
微粒（pcs/l）＞0.1μm<1
使用压力（Mpa）0.5
●高纯氮气
纯度（%）99.9999
装设容量（m3/h）400
含O2量（ppb）<1
CO2含量（ppb）<1
CO含量（ppb）<1
H2O含量（ppb）<1
THC（100ppb）<1
H2（ppb）<1
微粒（pcs/l）＞0.1μm<1
使用压力（Mpa）0.6
●普通氮气
纯度（%）99.999
装设容量（含高纯氮）（m3/h）1275
含O2量（ppb）<200
CO2含量（ppb）<100
CO含量（ppb）<100
H2O含量（ppb）<100
THC（100ppb）<100
H2（ppb）<100
微粒（pcs/l）＞0.1μm<5
使用压力（Mpa）0.7
●压缩空气
露点（%）-70℃
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