| 探針臺 |
2019-08-16 09:15 |
芯片制作工藝流程 四
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1 擴散技術(shù) kgQEg)A]!x
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向半導(dǎo)體中摻雜的方法有擴散和離子注入法。擴散法是將摻雜氣體導(dǎo)入放有硅片的高溫爐，將雜質(zhì)擴散到硅片內(nèi)一種方法。優(yōu)點是批量生產(chǎn)，獲得高濃度摻雜。雜質(zhì)擴散有兩道工序：預(yù)擴散( 又稱預(yù)淀積 Predeposition ) 和主擴散 ( drive in )。 $v^F>*I1
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預(yù)擴散工序是在硅表面較淺的區(qū)域中形成雜質(zhì)的擴散分布，這種擴散分布中，硅表面雜質(zhì)濃度的大小是由雜質(zhì)固溶度來決定的。 )~5`A*Ku
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主擴散工序是將預(yù)擴散時形成的擴散分布進一步向深層推進的熱處理工序。雜質(zhì)的擴散濃度取決于與溫度有關(guān)的擴散系數(shù)D的大小和擴散時間的長短。硅集成電路工藝中，往往采用硼作為P型雜質(zhì)，磷作為N型雜質(zhì)。它們固溶度高，均10 20 cm –3。除此之外，還使用砷和銻等系數(shù)小的雜質(zhì)，這對于不希望產(chǎn)生雜質(zhì)再分布的場合是有效的。雜質(zhì)擴散層的基本特性參數(shù)是方塊電阻RF和結(jié)果Xj。RF可用四探針測量法。Xj可用傾斜研磨 (Angle lapping) 和染色 (staining) 法，(如用HF：H3PO4 = 1：6 使P層黑化)，或擴展電阻( spreading resistance) 法來進行評估。傾斜研磨后，經(jīng)侵蝕的酸溶液蝕刻，將guttering后集積在晶片下半部的析出物凸顯出來，顯現(xiàn)出密度的軌跡，而在靠晶片的表面附近出現(xiàn) 一段空泛區(qū)，經(jīng)過角度換算，約20um。 %0]&o,
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8)用熱磷酸去除氮化硅層，摻雜磷 (P+5) 離子，形成N型阱 n8iN/Y<%U
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9) 退火處理，然后用HF去除SiO2層 N(
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10) 干法氧化法生成一層SiO2層，然后LPCVD沉積一層氮化硅 2`lit@u&u
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此時P阱的表面因SiO2層的生長與刻蝕已低于N阱的表面水平面。這里的SiO2層和氮化硅的作用與前面一樣。接下來的步驟是為了隔離區(qū)和柵極與晶面之間的隔離層。 Zj}, VB*T
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11) 利用光刻技術(shù)和離子刻蝕技術(shù)，保留下柵隔離層上面的氮化硅層 R1S Ev$
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12) 濕法氧化，生長未有氮化硅保護的SiO2層，形成PN之間的隔離區(qū) Q!"L i
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13) 熱磷酸去除氮化硅，然后用HF溶液去除柵隔離層位置的SiO2，并重新生成品質(zhì)更好的SiO2薄膜, 作為柵極氧化層。 "_(o% \"7
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14) LPCVD 沉積多晶硅層，然后涂敷光阻進行光刻，以及等離子蝕刻技術(shù)，柵極結(jié)構(gòu)，并氧化生成SiO2保護層。 fg,~[%1
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15) 表面涂敷光阻，去除P阱區(qū)的光阻，注入砷 (As) 離子，形成NMOS的源漏極。用同樣的方法，在N阱區(qū)，注入B離子形成PMOS的源漏極。 lP@9%L
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16) 利用PECVD 沉積一層無摻雜氧化層，保護元件，并進行退火處理。 P#yS ]F/
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17) 沉積摻雜硼磷的氧化層 wRuJein#
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含有硼磷雜質(zhì)的SiO2層，有較低的熔點，硼磷氧化層(BPSG)加熱到800 oC時會軟化并有流動特性，可使晶圓表面初級平坦化。 O@ "6)/
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18) 濺鍍第一層金屬 W0?yPP=.
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利用光刻技術(shù)留出金屬接觸洞，濺鍍 鈦+氮化鈦+鋁+氮化鈦等多層金屬膜。離子刻蝕出布線結(jié)構(gòu)，并用PECVD在上面沉積一層SiO2介電質(zhì)。并用SOG (spin on glass) 使表面平坦，加熱去除SOG中的溶劑。然后再沉積一層介電質(zhì)，為沉積第二層金屬作準備。 ];< [Cln%
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1 薄膜的沉積方法根據(jù)其用途的不同而不同，厚度通常小于1um。有絕緣膜、半導(dǎo)體薄膜、金屬薄膜等各種各樣的薄膜。薄膜的沉積法主要有利用化學(xué)反應(yīng)的CVD(chemical vapor deposition)法以及物理現(xiàn)象的PVD(physical vapor deposition)法兩大類。CVD法有外延生長法、HCVD，PECVD等。PVD有濺射法和真空蒸發(fā)法。一般而言，PVD溫度低，沒有毒氣問題；CVD溫度高，需達到1000 oC以上將氣體解離，來產(chǎn)生化學(xué)作用。PVD沉積到材料表面的附著力較CVD差一些，PVD適用于在光電產(chǎn)業(yè)，而半導(dǎo)體制程中的金屬導(dǎo)電膜大多使用PVD來沉積，而其他絕緣膜則大多數(shù)采用要求較嚴謹?shù)?/font>CVD技術(shù)。以PVD被覆硬質(zhì)薄膜具有高強度，耐腐蝕等特點。
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2 真空蒸發(fā)法（Evaporation Deposition）是采用電阻加熱或感應(yīng)加熱或者電子束等加熱法將原料蒸發(fā)淀積到基片上的一種常用的成膜方法。蒸發(fā)原料的分子（或原子）的平均自由程長（10 -4 Pa以下，達幾十米），所以在真空中幾乎不與其他分子碰撞可直接到達基片。到達基片的原料分子不具有表面移動的能量，立即凝結(jié)在基片的表面，所以，在具有臺階的表面上以真空蒸發(fā)法淀積薄膜時，一般，表面被覆性（覆蓋程度）是不理想的。但若可將Crambo真空抽至超高真空（<10 –8 torr），并且控制電流，使得欲鍍物以一顆一顆原子蒸鍍上去即成所謂分子束磊晶生長（MBE：Molecular Beam Epitaxy）。 ]{y ';MZ
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3 濺鍍（Sputtering Deposition）所謂濺射是用高速粒子（如氬離子等）撞擊固體表面，將固體表面的原子撞擊出來，利用這一現(xiàn)象來形成薄膜的技術(shù)即讓等離子體中的離子加速，撞擊原料靶材，將撞擊出的靶材原子淀積到對面的基片表面形成薄膜。濺射法與真空蒸發(fā)法相比有以下的特點：臺階部分的被覆性好，可形成大面積的均質(zhì)薄膜，形成的薄膜，可獲得和化合物靶材同一成分的薄膜，可獲得絕緣薄膜和高熔點材料的薄膜，形成 的薄膜和下層材料具有良好的密接性能。因而，電極和布線用的鋁合金（Al-Si, Al-Si-Cu）等都是利用濺射法形成的。最常用的濺射法在平行平板電極間接上高頻（13.56MHz）電源，使氬氣（壓力為1Pa）離子化，在靶材濺射出來的原子淀積到放到另一側(cè)電極上的基片上。為提高成膜速度，通常利用磁場來增加離子的密度，這種裝置稱為磁控濺射裝置（magnetron sputter apparatus），以高電壓將通入惰性氬體游離，再藉由陰極電場加速吸引帶正電的離子，撞擊在陰極處的靶材，將欲鍍物打出后沉積在基板上。一般均加磁場方式增加電子的游離路徑，可增加氣體的解離率，若靶材為金屬，則使用DC電場即可，若為非金屬則因靶材表面累積正電荷，導(dǎo)致往后的正離子與之相斥而無法繼續(xù)吸引正離子，所以改為RF電場（因場的振蕩頻率變化太快，使正離子跟不上變化，而讓RF-in的地方呈現(xiàn)陰極效應(yīng)）即可解決問題。 s{CSU3vYmi
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19) 光刻技術(shù)定出VIA孔洞，沉積第二層金屬，并刻蝕出連線結(jié)構(gòu)。然后，用PECVD法氧化層和氮化硅保護層。 O 4}cv
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20) 光刻和離子刻蝕，定出PAD位置 ;z[yNW8
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21) 最后進行退火處理
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