集成电路制造工艺原理(doc75)-工艺技术(编辑修改稿)

集成电路制造工艺原理(doc75)-工艺技术(编辑修改稿)内容摘要：

资料来 自企业 机械抛光工艺 方法及原理 优缺点 适用范围 化学抛光工艺 原理 方法 优缺点 适用范围 化学机械抛光工艺 方法及原理 化学机械抛光种类 抛光过程分析 课程重点：本节简单介绍了衬底制备中切片、磨片和抛光三个工艺的基本情况。 关于硅单晶体的切割，讨论了该工艺的四个作用：即决定了所切出的硅单晶片的晶向、晶片厚度、晶 片平行度和晶片翘度；讨论了切割原理：实际上是利用了刀片上的金刚砂刀刃对硅单晶棒进行脆性磨削，由于切割刀片的高速旋转和缓慢进刀，而使硅单晶棒变成了一片一片的硅单晶片；介绍了两种切割设备，一种是多用于硅单晶片的切割的内圆切割机，另一种是用于定位面切割的外圆切割机；最后还给出了硅单晶体的切割的要求和注意事项。 关于硅单晶片的研磨，讨论了该工艺的四个作用：即去除切片造成的刀痕、调节硅单晶片的厚度、提高硅单晶片的平行度和改善硅单晶片的平整度；讨论了硅单晶片研磨的方法，根据设备的不同分为硅单晶片的单面研磨和硅单晶片的双面 研磨，其研磨机理是相同的；讨论了影响硅单晶片研磨的因素，研磨质量主要取决于磨料的质量和磨盘压力的大小。 关于硅单晶片的抛光，讨论了该工艺的作用，主要是去除磨片造成的与磨料粒度相当的损伤层，以获得高洁净的、无损伤的、平整光滑的硅单晶片的镜面表面；讨论了抛光工艺的三种抛光方法，即机械抛光、化学抛光和化学机械抛光方法。 机械抛光是采用更细的磨料在盖有抛光布的磨盘上进行细磨，由于其工艺过程中无化学反应，则该工艺适用于化合物半导体晶片的表面抛光；化学抛光是利用化学腐蚀的方法对晶片表面进行抛光，它对待研磨片平整度要求较高， 化学抛光可分为液相抛光和气相抛光两种抛光方式，由于该抛光工艺抛光速度快、效率高，则该工艺更适用于高硬度衬底表面的抛光（如蓝宝石、尖晶石等）；化学机械抛光是硅单晶片抛光的常用工艺，该工艺综合了机械抛光、化学抛光两种方法的各自的优点，从方法上看，是采用了机械抛光设备而加入了化学抛光剂，化机抛光的种类可分为酸性抛光液抛光和碱性抛光液抛光两种，酸性抛光液抛光有铬离子抛光和铜离子抛光两种方式，碱性抛光液抛光为二氧化硅抛光、也分为胶体二氧化硅抛光和悬浮二氧化硅抛光两种方式。 课程难点：硅单晶切割的方法与原理；硅单晶 切割的要求和注意事项。 硅单晶片研磨的方法和原理；硅单晶片单面研磨方式和双面研磨方式的区别；注意磨料质量和磨盘压力是如何影响研磨质量的。 硅单晶片的三种抛光方法各自的抛光原理与抛光 工艺；三种抛光方法各自的应用特点和应用范围。 基本概念： 1 晶片的平行度 指某晶片的厚度不均匀 的状况。 2晶片的厚度公差 晶片与 晶片之间厚度的差别。 3 晶片的单面研磨 晶片的单面研磨指将晶片用石蜡粘在压块上，在磨盘上加压对空面进行研磨的方法。 4 晶片的双面研磨 –指将晶片置于行星托片中，在上、下磨盘中加压进行双面研磨 的方法。 此资料来 自企业 5 机械抛光 采用极细的磨料、在盖有细密抛光布的抛光盘上对衬底表面进行细磨的工艺过程。 6 化学抛光 利用化学腐蚀的方法对衬底表面进行去损伤层处理的过程。 7 化学机械抛光 采用机械抛光设备、加入化学抛光剂对衬底表面损伤层进行处理的过程。 基本要求：熟知半导体集成电路制造对衬底片的要求，了解衬底制备工艺是如何一步步达到以上要求的。 清楚知道晶片切割工艺的方法与原理，了解晶片切割工艺过程，知道晶片切割的工艺要求和注意事项。 清楚知道晶片研磨的工艺方法和工艺原理，熟悉两种研磨方法，知道研磨工艺达到 的目的和要求，能分析影响研磨质量的各种因素。 清楚知道晶片抛光的各种工艺方法和工艺原理，能根据不同的待抛光衬底的实际状况选择合适的抛光方式，合适的抛光方法。 第一章衬底材料及衬底制备作业 思考题 3 题 +习题 3 题 第二章： 外延工艺原理 （ 8学时） 167。 外 延 技 术 概 述 学时 课程内容： 1 外延分类 由外延材料的名称不同分类 由外延层材料与衬底材料相同否分类 同质外延 异质外延 由器件作在外延层上还是衬底上分类 正外延 负外延（反外延） 由外延生长状态分类 液相外延 气相外延 分子束外延 由外延生长机构分类 直接外延 间接外延 2 外延技术简介 定义 外延技术 外延层 外延新技术 低温外延 变温外延 分步外延 分子束外延 3 集成电路制造中常见的外延工艺 硅外延工艺 此资料来 自企业 典型外延装置 硅外延可进行的化学反应 砷化镓外延工艺 气相外延工艺 液相外延工艺 课程重点：本节介绍了什么是外延。 外延技术解决了哪些器件制造中的难题。 介绍了外延技术的分类，由外延材料的不同可分为硅外延、砷化镓外延等等；由外延层与衬底材料相同否可分为同质外延和异质外延；由在外延层上还是在衬底上制造器件可分为正外延和负 外延（反外延）；由外延的生长环境状态可分为 液相外延、气相外延和分子束外延；由外延过程中的生长机构可分为直接外延和间接外延。 对外延技术做了简单的介绍，给出了外延技术和外延层的定义；介绍了低温外延、变温外延、分步外延和分子束外延几种较新的外延技术。 对在集成电路制造中常见的外延工艺做了概述。 对硅外延工艺，介绍了其典型外延装置，包括了卧式外延反应器装置、立式外延反应器装置和桶式外延反应器装置；以氢气还原四氯化硅的典型卧式外延反应器装置为例进行了设备介绍，该设备包含了气体控制装置（气体纯化装置、硅化物源〈纯硅化物 源和含杂硅化物源〉、控制管道及装置等）、高（射）频加热装置（高〈射〉频感应信号炉 、可通冷却水的铜感应线圈、靠产生涡流加热的石墨基座）、测温装置及石英管构成的反应器；对硅外延可进行的化学反应进行了讨论，包括氢气还原法中的四氯化硅氢气还原法、三氯氢硅氢气还原法 以及热分解法中的二氯氢硅热分解法、硅烷热分解法。 对砷化镓外延工艺，主要介绍了三类外延方法中常见的气相外延工艺和液相外延工艺，在气相外延工艺中，讨论了卤化物外延工艺和氢化物外延工艺；在液相外延工艺中，介绍了液相外延应注意的几个问题、介绍了液相外延生长系统 （水平生长系统和垂直生长系统），由于水平生长系统较为常用，所以重点介绍了各种水平液相生长系统。 课程难点：外延的定义、外延技术的定义、外延层的定义。 在外延分类中，按外延材料不同分类时所包含的种类及其定义；按器件制作的层次不同分类时所包含的种类及其定义；按外延外延层与衬底材料相同或不同分类时所包含的种类及其定义；按外延生长环境状态不同分类时所包含的种类及其定义；按外延生长机构不同分类时所包含的种类及其定义。 外延技术解决了半导体集成电路制造中哪些难题。 是如何解决的。 对于半导体集成电路制造中常见的外延技术，关于硅外延技术的典型生长装置、装置中的主要组成部分、外延中区别两类方式（氢气还原方式、热分解方式）可进行的化学反应；关于砷化镓外延技术的两种外延类型、气相外延工艺中的两种外延方法（卤化物外延工艺、氢化物外延工艺）各自的工艺过程和化学反应状况、液相外延工艺中应注意的问题和几种实际外延系统的外延原理。 基本概念： 1 外延 在一定条件下，通过一定方法获得所需原子，并使这些原子有规则地排列在衬底上；在排列时控制有关工艺条件，使排列的结果形成具有一定导电类 此资料来 自企业 型、一定电阻率、一定厚度。 晶格完美的新单晶层的过程。 2 硅外延 生长硅外延层的外延生长过程。 3砷化镓外延 生长砷化镓外延层的外延生长过程。 4 同质外延 生长的外延层材料与衬底材料结构相同的外延生长过程。 5 异质外延 生长的外延层材料与衬底材料结构不同的外延生长过程。 6 正外延 在（外延 /衬底）结构上制造器件时器件制造在外延层上的前期外延生长过程。 7负外延（反外延） 在（外延 /衬底）结构上制造器件时器件制造在衬底上的前期外延生长过程。 8 液相外延 衬底片的待生长面浸入外延生长的液体环境中生长外延层的外延生长过程。 9气相外延 在含有外延生长所需原子的化合 物的气相环境中，通过一定方法获取外延生长所需原子，使其按规定要求排列而生成外延层的外延生长过程。 10 分子束外延 在高真空中，外延生长所需原子（无中间化学反应过程）由源直接转移到待生长表面上，按规定要求排列生成外延层的外延生长过程。 11 直接外延 整个外延层生长中无中间化学反应过程的外延生长过程。 12 间接外延 外延所需的原子由含其基元的化合物经化学反应得到，然后淀积、加接形成外延层的外延生长过程。 13 外延层 由原始衬底表面起始，沿其结晶轴向（垂直于衬底表面的方向）平行向外延伸所生成的新单晶层。 14外延技术 生长外延层的技术。 基本要求：了解外延技术解决了半导体分离器件和集成电路制造中存在的哪些难题。 为什么说外延技术解决了器件参数对材料要求的矛盾、是什么矛盾、如何解决的。 为什么说外延技术提供了集成电路隔离的一种方法、什么方法。 为什么说外延技术为发光器件、光学器件的异质结形成提供了途径。 要求知道外延技术是如何分类的、各种分类中的外延是如何定义的。 要求能大致了解较新的外延技术。 要求清楚的知道在集成电路制造中常用的硅外延工艺的典型外延装置和外延过程中的所有可能的化学反应；要求清楚的知道在集成电路制造中常用 于砷化镓外延工艺中的液相外延的注意事项及液相外延反应系统、气相外延的两种外延工艺及其外延过程中的所有化学反应。 167。 四氯化硅氢气还原法外延原理 学时 课程内容： 167。 四氯化硅的氢气还原法外延生长过程 1 化学原理 此资料来 自企业 四氯化硅的氢气还原机理 为吸热反应 伴有有害副反应。