用硅片制造晶片主要是制造晶圆上嵌入电子元件(如电晶体、电容、逻辑闸等)的电路,这是所需技术较复杂、投资较大的工艺。作为一个例子,单片机的加工工序多达几百道,而且需要的加工设备也比较先进,成本较高。尽管细节处理程序会随着产品类型和使用技术的改变而发生变化,但是它的基本处理步骤通常是晶圆片首先进行适当的清洗,然后经过氧化和沉淀处理,较后通过多次的微影、蚀刻和离子植入等步骤,较终完成了晶圆上电路的加工和制造。微纳加工技术的基本手段包括微纳加工方法与材料科学方法两种。北京5G半导体器件加工流程
干法刻蚀种类很多,包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。按照被刻蚀的材料类型来划分,干法刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅。干法刻蚀优点是:各向异性好,选择比高,可控性、灵活性、重复性好,细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,处理过程未引入污染,洁净度强。干法刻蚀主要形式有纯化学过程(如屏蔽式,下游式,桶式),纯物理过程(如离子铣),物理化学过程,常用的有反应离子刻蚀RIE,离子束辅助自由基刻蚀ICP等。功率器件半导体器件加工流程微机电系统也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。
单晶硅是从大自然丰富的硅原料中提纯制造出多晶硅,再通过区熔或直拉法生产出区熔单晶或直拉单晶硅,进一步形成硅片、抛光片、外延片等。直拉法生长出的单晶硅,用在生产低功率的集成电路元件。而区熔法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。直拉法加工工艺:加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长,长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。悬浮区熔法加工工艺:先从上、下两轴用夹具精确地垂直固定棒状多晶锭。用电子轰击、高频感应或光学聚焦法将一段区域熔化,使液体靠表面张力支持而不坠落。移动样品或加热器使熔区移动。这种方法不用坩埚,能避免坩埚污染,因而可以制备很纯的单晶,也可采用此法进行区熔。
在MOS场效应管的制作工艺中,多晶硅是作为电极材料(栅极)用的,用多晶硅构成电阻的结构。它的薄层电阻值一般为30~200欧姆/方。当用多晶硅作为大阻值电阻时,可另外再加上一次光刻,用离子注入较小剂量来得到,其阻值可达10千欧/方。MOS管电阻。由于多晶硅下面有厚的氧化层与电路隔离,其寄生电容大幅度减小,但多晶硅电阻的薄层电阻大小,除与离子注入剂量有关外,还与多晶硅的厚度,多晶硅淀积质量等因素有关,因此,用于做精密电阻还是困难的。退火炉是半导体器件制造中使用的一种工艺设备。
刻蚀是半导体制造工艺以及微纳制造工艺中的重要步骤。刻蚀狭义理解就是光刻腐蚀,先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程,其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。随着微制造工艺的发展,广义上来讲,刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称,成为微加工制造的一种普适叫法。热处理的第三种用途是通过加热在晶圆表面的光刻胶将溶剂蒸发掉,从而得到精确的图形。功率器件半导体器件加工流程
MEMS加工技术:传统机械加工方法指利用大机器制造小机器,再利用小机器制造微机器。北京5G半导体器件加工流程
单晶硅片是单晶硅棒经由一系列工艺切割而成的,制备单晶硅的方法有直拉法(CZ法)、区熔法(FZ法)和外延法,其中直拉法和区熔法用于制备单晶硅棒材。区熔硅单晶的较大需求来自于功率半导体器件。直拉法简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的热系统汇总,用石墨电阻加热,将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化,然后将籽晶插入熔体表面进行熔接,同时转动籽晶,再反转坩埚,籽晶缓慢向上提升,经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程,得到单晶硅。北京5G半导体器件加工流程
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