半导体工艺复习

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一、晶圆制备

1、石英砂->低纯度多晶硅98%
$\ce{SiO2 + 2C ->[1800℃]Si + 2CO^}$
2、低纯度多晶硅->三氯硅烷（9个9精度）
$\ce{Si + 3 HCl ->[300℃]SiHCl3 + H2 ^}$
3、三氯化硅->超高纯度多晶硅（11个9精度）
$\ce{4 SiHCl3 + 2 H2 ->[1100℃] 3 Si + SiCl4 ^ + 8HCl ^}$

二、洁净技术

大开间洁净室、隧道室洁净室、微环境洁净室

如何去除硅表面的颗粒？
物理吸附颗粒：静电排斥、超声或高压喷射。

化学粘结:通入 $\ce{HF,HCl,O2,O3}$ 反应去除；用氩气等离子体轰击（反溅射）。

三、主要工艺

A、薄膜工艺（增加层）

二氧化硅薄膜

干氧：膜致密、干燥、均匀、与光刻胶接触好。非常慢
湿氧：膜疏松、含水量多。生长快。
为什么栅氧要转为氮化硅薄膜？
180nm之后， $\ce{SiO2}$ 漏电严重，也容易被多晶硅的硼击穿。氮氧化硅介电常数大，较厚可防漏电，而且N能阻挡硼穿通。直到45nm之后才选择其他的high k材料。

如何制备？
等离子体（氩气、氮气）扩散，退火固定。

物理蒸发、溅射

一般沉积金属薄膜：Al、Ti、W或其合金
蒸发：工艺简单，台阶覆盖差
溅射：台阶覆盖好

化学气相沉积、电镀

一般沉积 $\ce{SiO2、Si3N4}$
APCVD（常压化学气相沉积）：结构简单、产率高、均匀；排风系统、高温、台阶差。
LPCVD（低压化学气相沉积）：台阶好、均匀；高温，真空、不适合Al布线后工艺（淀积多晶硅、氮化硅、）
PECVD（等离子体）：低温，覆盖好，适合Al布线后的工艺，高宽深比；RF系统复杂、低效；
原子层淀积（ALD）：极薄栅氧

B、刻蚀工艺（减少层）

湿法刻蚀：
干法刻蚀：PE、IE、RIE

C、掺杂工艺（改变层）

扩散：预淀积+推进

离子注入

离子源、质量分析仪、加速管、终端台。
精确控制掺杂深度和浓度、室温、光刻胶掩蔽。
横向迁移、沟道效应（偏离7°轴注入）、掩蔽层厚度、浅结工艺（分子注入）

D、光刻工艺

四、主要技术

浅槽隔离
自对准工艺
大马士革工艺
平坦化