硅片制备

为解决硅片边缘碎裂所引起的表面质量下降，以及光刻涂胶和外延的边缘凸起等问题的边缘弧形工艺。倒角方法有磨削、喷砂、化学腐蚀和恰当的抛光等，较普遍采用的是用倒角机以成型的砂轮磨削硅片边缘，直到硅片边缘形状与轮的形状一致为止（见图[硅片弧形边缘形状示意图]）。

切片前先将硅单晶棒研磨成具有精确直径的单晶棒,再沿单晶棒的晶轴方向研磨出主、次参考面,用氢氟酸、硝酸和冰醋酸的混合液腐蚀研磨面，称为减径腐蚀。

也称磨片，在研磨机上，用白刚玉或金刚砂等配制的研磨液将硅片研磨成具有一定厚度和光洁度的工艺。有单面研磨和双面研磨两种方式。

包括目检、几何尺寸检测和热氧化层错检测等。目检是在正面高强度光或大面积散射光照射下目测抛光片上的原生缺陷和二次缺陷。这些缺陷包括边缘碎裂、沾污、裂纹、弧坑、鸦爪、波纹、槽、雾、嵌入磨料颗粒、小丘、桔皮、浅坑、划道、亮点、退刀痕和杂质条纹等。几何尺寸的检测包括硅片的厚度、总厚度变化、弯曲度和平整度的检测。厚度为硅片中心上、下表面两个对应点之间的距离；总厚度变化为同一硅片上厚度最大值与最小值之差；弯曲度为硅片的中线面与参考平面之间距离的最大值与最小值之差；平整度指硅片表面上最高点与最低点的高度差，用总指示读数表征。硅片的热氧化层错检测是指硅抛光片表面的机械损伤、杂质沾污和微缺陷等在硅片热氧化过程中均会产生热氧化层错，经择优腐蚀后，在金相显微镜下观测热氧化层错的密度，以此鉴定硅片表面的质量。2100433B

为了制备合乎器件和集成电路制作要求的硅片表面，，以除去残留的损伤层并获得一定厚度的高平整度的镜面硅片。抛光分机械抛光、化学抛光、电子束抛光、离子束抛光，较普遍采用的是化学机械抛光。化学机械抛光是化学腐蚀和机械磨削同时进行，分为铜离子抛光、铬离子抛光和普遍采用的二氧化硅胶体抛光。二氧化硅胶体抛光是由极细的二氧化硅粉、氢氧化钠（或有机碱）和水配制成胶体抛光液。在抛光过程中，氢氧化钠与硅表面反应生成硅酸钠，通过与二氧化硅胶体的磨削，硅酸钠进入抛光液，两个过程不停顿地同时进行而达到抛光的目的。根据不同要求，可用一次抛光、二次抛光(粗抛光和精抛光)或三次抛光（粗抛光、中间抛光和精抛光）。为满足超大规模集成电路对表面质量和平整度的要求，已有无蜡抛光和无磨料抛光等新工艺。

也称切片，把硅单晶棒切成所需形状的硅片（如圆片）的工艺。切割分多线切割、外圆切割、超声切割、电子束切割和普遍采用的内圆切割等。

也称减薄腐蚀，目的是除去切磨后硅片表面的损伤层和沾污层，改善表面质量和提高表面平整度。化学腐蚀法有篮式、桶式、旋转杆式和盒式，采用氢氟酸、硝酸和冰醋酸的混合液从硅片两侧腐蚀掉一定的厚度。

第一讲 介绍绪论与第1章 硅片的制备

绪论：1、 微电子工艺是讲什么的？

2、 微电子工艺的发展历程如何？

3、 微电子工艺有什么特点？

4、半导体单晶硅有什么特性？

第1章 硅片的制备

1.1多晶硅制备；1.2单晶生长-CZ法

1.2单晶生长-机理

1.2单晶生长-掺杂

1.2单晶生长-MCZ与FZ法

1.3硅片制备

第一讲 作业

第二讲 介绍第2章 外延，包括：外延概述、汽相外延、分子束外延、其它外延、外延层缺陷及检测共五节内容

2.1 外延概述

2.2 汽相外延

2.3 分子束外延

2.4 其它外延方法

2.5 外延层缺陷及检测

第二讲 作业

第三讲，介绍第3章 热氧化，包括：SiO2薄膜概述、硅的热氧化、初始氧化阶段及薄氧化层制备等6节内容

3.1 二氧化硅薄膜概述

3.2 硅的热氧化

3.3 初始氧化阶段及薄氧化层制备

3.4 热氧化过程中的杂质再分布

3.5 氧化层的质量及检测

3.6 其它氧化方法

第三讲 作业

第四讲 介绍第4章 扩散，包括：扩散机构、晶体中扩散的基本特点及宏观动力学方程、杂质的扩散掺杂等共7节内容。

4.1 扩散机构

4.2 晶体中扩散的基本特点及宏观动力学方程

4.3 杂质的扩散掺杂

4.4 热扩散工艺中影响杂质分布的其他因素

4.5 扩散工艺条件与方法

4.6 扩散工艺质量与检测

4.7 扩散工艺的发展

第四讲 作业

第五讲 介绍第5章 离子注入，包括：离子注入原理、注入离子在靶中的分布、注入损伤等，共八节内容

5.1 概述

5.2 离子注入原理

5.3 注入离子在靶中的分布

5.4 注入损伤

5.5 退火

5.6 离子注入设备与工艺

5.7 离子注入的其它应用

5.8 离子注入与热扩散比较及掺杂新技术

第五讲 作业

期中测验

第六讲，介绍第6章 化学汽相淀积，包括：CVD概述，CVD工艺原理、方法，二氧化硅薄膜淀积等共七节内容。

6.1 CVD概述

6.2 CVD工艺原理

6.3 CVD工艺方法

6.4 二氧化硅薄膜的淀积

6.5 氮化硅薄膜淀积

6.6 多晶硅薄膜的淀积

6.7 CVD金属及金属化合物薄膜

第六讲 作业

第七讲 介绍第7章物理汽相淀积，包括PVD概述、真空系统及真空的获得、真空镀铝等五节内容

7.1 PVD概述

7.2 真空系统及真空的获得

7.3 真空蒸镀

7.4 溅射

7.5 PVD金属及化合物薄膜

第七讲 作业

第八讲 介绍第8章 光刻工艺，包括光刻概述，光刻工艺流程以及光刻技术等8节内容。

8.2 基本光刻工艺流程

8.3 光刻掩膜板制造技术

8.4 光刻胶

8.5 紫外曝光技术

8.6 光刻增强技术

8.7 其它曝光技术

8.8 光刻新技术展望

8.1 光刻概述

第八讲 作业

第九讲 介绍第九章 刻蚀技术 包括：刻蚀技术概述、湿法刻蚀技术、干法刻蚀技术及常用薄膜的刻蚀等共5节内容。

9.1 刻蚀技术--概述

9.2 刻蚀技术 -- 湿法刻蚀技术

9.3 刻蚀技术-- 干法刻蚀技术

9.4 SiO2薄膜的干法刻蚀技术

9.5 刻蚀技术-- 多晶硅等其它薄膜的干法刻蚀技术

第九讲 作业

第十讲 介绍典型工艺集成，包括金属化、隔离技术，以及CMOS电路、双极型电路工艺。

10.1--1 工艺集成--金属化与多层互连

10.1--2 工艺集成--金属化与多层互连--尖楔现象

10.2 工艺集成--集成电路中的隔离技术

10.3 CMOS集成电路的工艺集成

10.4 双极型集成电路的工艺集成

结语 我的中国芯

第十周作业

内容简介

本书分三大部分。第一部分介绍压阻型压力传感器的原理、弹性力学应力计算及芯片版图设计，并简要的讨论了晶体的能带结构及物理性质。第二部分以生产实践为主，介绍从硅片制备、半导体工艺、微机械加工到芯片封接与引线。第三部分介绍压力传感器的技术特性、选用及各种热漂移补偿技术、信号调理电路，又以足够的篇幅介绍微型单片机原理及压力传感器在实际领域中的应用和其他种类的传感器。 本书适用于从事压力传感器研究和生产的工程技术人员阅读，也可供大专院校师生参考。2100433B

第1章概述

1.1微电子器件发展历程

1.1.1电子管的诞生

1.1.2晶体管的诞生

1.1.3集成电路时代

1.2衬底材料的制备

1.3微电子技术发展现状

参考视频

第2章衬底材料

2.1常用半导体材料

2.1.1元素半导体材料

2.1.2化合物半导体材料

2.2硅单晶制备技术

2.3硅中的晶体缺陷

2.4硅片制备

2.4.1整型处理

2.4.2单晶切割

2.4.3研磨

2.4.4刻蚀和抛光

2.4.5清洗

2.4.6硅片检查及包装

2.5砷化镓晶体生长技术简介

2.6质量控制

2.7小结

参考视频

第3章微电子器件结构

3.1微芯片中的电阻器

3.2微芯片中的电容器

3.3微芯片中的晶体管

3.3.1标准双极型工艺二极管

3.3.2基于CMOS工艺和BiCMOS工艺的二极管

3.3.3标准双极型工艺三极管

3.3.4基于CMOS工艺和BiCMOS工艺的三极管

3.3.5MOS晶体管

3.4小结

参考视频

第4章芯片制造工艺

4.1双极型工艺

4.2CMOS工艺

4.3BiCMOS工艺

4.4小结

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第5章半导体制造中的沾污控制

5.1沾污对器件性能的影响

5.2沾污的类型

5.3沾污的控制

5.3.1环境的控制

5.3.2工艺控制

5.3.3硅片湿法清洗实例分析

5.3.4常用金属材料和器皿的清洗

5.4小结

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第6章光刻工艺

6.1光致抗蚀剂

6.2光学光刻工艺原理

6.2.1气相成底膜

6.2.2涂胶和前烘

6.2.3对准和曝光

6.2.4显影和坚膜

6.3其他曝光技术简介

6.4质量控制

6.5小结

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第7章刻蚀工艺

7.1刻蚀参数

7.1.1刻蚀速率

7.1.2刻蚀剖面

7.1.3刻蚀偏差

7.1.4刻蚀选择比

7.1.5刻蚀残留物

7.2湿法化学腐蚀

7.2.1硅和多晶硅的腐蚀

7.2.2二氧化硅的腐蚀

7.2.3氮化硅的腐蚀

7.2.4铝和铝合金的腐蚀

7.3干法化学刻蚀

7.3.1刻蚀机理

7.3.2等离子体刻蚀系统

7.3.3介质干法刻蚀

7.3.4硅和多晶硅的干法刻蚀

7.3.5金属的干法刻蚀

7.4光刻胶的去除

7.4.1湿法去胶

7.4.2干法去除

7.5刻蚀质量控制

7.6小结

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第8章掺杂工艺

8.1掺杂工艺概述

8.2扩散原理及方法

8.2.1扩散原理

8.2.2扩散方法

8.3横向扩散

8.4扩散质量控制

8.5离子注入工艺原理

8.5.1离子注入机

8.5.2注入离子在晶格中的运动

8.5.3离子注入的杂质分布

8.5.4沟道效应

8.6注入损伤和退火

8.7注入质量控制

8.8小结

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第9章薄膜生长工艺

9.1二氧化硅膜的制备

9.1.1二氧化硅膜的用途

9.1.2二氧化硅膜的结构及性质

9.1.3高温制备二氧化硅薄膜的方法

9.1.4热氧化过程中杂质再分布

9.1.5二氧化硅薄膜的质量控制

9.1.6化学气相淀积(CVD)制备二氧化硅膜

9.2多晶硅(POS)介质膜的制备

9.3氮化硅(Si3N4)介质薄膜

9.4外延生长技术

9.4.1硅气相外延的生长机理

9.4.2硅气相外延生长速率

9.4.3硅气相外延层中的掺杂

9.4.4硅气相外延生长过程中的二级效应

9.5氯化氢气相抛光

9.6典型硅气相外延工艺

9.7外延层质量控制

9.8小结

参考视频

第10章表面钝化

10.1SiSiO2系统

10.1.1SiSiO2系统中的电荷

10.1.2SiSiO2系统中的电荷对器件性能的影响

10.1.3SiSiO2结构性质的测试分析

10.2主要的钝化方法

10.2.1集成电路钝化的一般步骤

10.2.2掺氯氧化

10.2.3磷硅玻璃(PSG)和硼磷硅玻璃(BPSG)钝化

10.2.4氮化硅(Si3N4)钝化膜

10.2.5氧化铝(Al2O3)钝化膜

10.2.6聚酰亚胺(PI)钝化膜

10.3钝化膜质量控制

10.4小结

参考视频

第11章集成电路芯片生产实例： 双极型集成电路芯片的制造

思考

参考文献