中職教育一年級上學期電子與信息《薄膜制備》教學課件

項目三芯片流片過程工藝3.1薄膜制備微電子技術與器件制造3.1薄膜制備引言

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INTRODUCTION本項目從氧化工藝任務入手，先讓同學們對薄膜制備工藝有一個初步了解；然后詳細介紹薄膜制備、氧化工藝等專業(yè)技能。通過氧化工藝設備的介紹，讓同學們進一步了解晶圓制造以及薄膜制備相關工藝。PART01

晶圓制造工藝PART02薄膜制備PART03認識氧化工藝目錄3.1薄膜制備PART04氧化工藝設備3.1薄膜制備知識目標1.掌握晶圓制造流程2.掌握晶圓制造各個工藝環(huán)節(jié)的原理3.1.1晶圓制造工藝3.1.1晶圓制造工藝晶圓硅片3.1.1晶圓制造工藝晶圓制造工藝流程3.1.1晶圓制造工藝氧化物理氣相淀積PVD化學氣相淀積CVD1.薄膜制備外延3.1.1晶圓制造工藝2.光刻--光刻工藝原理3.1.1晶圓制造工藝3.刻蝕未經(jīng)刻蝕的襯底刻蝕后的襯底3.1.1晶圓制造工藝4.摻雜MOS結(jié)構(gòu)示意圖3.1.1晶圓制造工藝4.摻雜--離子注入離子注入原理圖3.1.1晶圓制造工藝5金屬化金屬化示意圖3.1.1晶圓制造工藝知識總結(jié)晶圓制造流程主要有以下幾個流程：初始硅片-薄膜制備、光刻、刻蝕、摻雜、金屬化3.1薄膜制備知識目標1.了解薄膜基礎知識2.掌握薄膜制備方法3.1.2薄膜制備工藝3.1.2薄膜制備工藝絕緣介質(zhì)膜半導體薄膜金屬膜1.薄膜基礎知識3.1.2薄膜制備工藝1.薄膜基礎知識3.1.2薄膜制備工藝1.薄膜制備方法氧化物理氣相淀積PVD化學氣相淀積CVD外延3.1.2薄膜制備工藝2.薄膜制備（1）氧化干氧氧化水汽氧化濕氧氧化3.1.2薄膜制備工藝2.薄膜制備(2)物理氣相淀積（PVD）PVD是利用某種物理過程實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移，將原子或分子由源(或靶)氣相轉(zhuǎn)移到硅襯底表面形成薄膜的過程。3.1.2薄膜制備工藝3.1.2薄膜制備工藝2.薄膜制備(3)化學氣相淀積（CVD）1）反應氣體向襯底表面擴散2）反應氣體被吸附于襯底表面3）在表面進行化學反應、表面移動、成核及膜生長4）反應副產(chǎn)物分子從襯底表面解吸，擴散到主氣流中，排出沉積區(qū)3.1.2薄膜制備工藝3.1.2薄膜制備工藝2.薄膜制備2.1.2薄膜制備工藝外延按工藝方法分類：氣相外延，液相外延，固相外延，分子束外延（MBE）外延按材料分類：同質(zhì)外延、異質(zhì)外延（4）外延3.1.2薄膜制備工藝外延特點2.薄膜制備2.1.2薄膜制備工藝（1）生長速率極慢（2）外延生長溫度低，降低了界面上熱膨脹引入的晶格失配效應（3）外延層質(zhì)量極好（4）可以生長普通熱平衡生長方法難以生長的膜（5）膜的組分和摻雜濃度可隨生長源的變化迅速調(diào)整3.1.2薄膜制備工藝知識總結(jié)1.薄膜主要有以下四個有點：1、良好的臺階覆蓋能力；2、結(jié)構(gòu)完整、厚度均勻；3、高的勝寬比填充；5、應力小2.薄膜制備工藝主要有以下四個工藝：1、氧化；2、物理氣相淀積PVD；3、化學氣相淀積CVD；4、外延3.1薄膜制備3.1.3認識氧化工藝知識目標1.掌握氧化的定義及作用2.掌握氧化的幾種方式3.了解氧化質(zhì)量要求及并能進行異常分析3.1.3認識氧化工藝1.氧化的定義3.1.3認識氧化工藝2.氧化工藝的作用MOS管絕緣柵材料雜質(zhì)擴散掩蔽膜緩沖層電路隔離介質(zhì)3.1.3認識氧化工藝干濕干氧化3.氧化方式水汽氧化濕氧氧化干氧氧化3.1.3認識氧化工藝干-濕-干-氧化Si第一次干氧氧化濕氧氧化第二次干氧氧化SiO2SiO2SiO24.氧化方式3.1.3認識氧化工藝1）薄膜厚度均勻，且滿足厚度要求；2）薄膜表面光潔，無裂痕、無氣泡、無缺損；3）薄膜表面潔凈，無沾污、無斑點；4）薄膜結(jié)構(gòu)均勻，無層錯。5.氧化的質(zhì)量要求3.1.3認識氧化工藝6.氧化層異常（1）爐溫設置不當；（2）進出石英舟太快。裂紋劃痕（1）設備作業(yè)區(qū)存在雜物；（2）操作員作業(yè)時意外損壞。（1）硅片表面有漩渦缺陷；（2）氧化前清洗不當；（3）純水或試劑過濾孔徑大；（4）氣體控制系統(tǒng)出問題。斑點針孔（1）氧化前清洗不當；（2）氣體控制系統(tǒng)問題。3.1.3認識氧化工藝知識總結(jié)氧化工藝有以下四種作用：1.雜質(zhì)擴散掩蔽膜；2.器件表面鈍化膜或緩沖層；3.電路隔離介質(zhì)或絕緣介質(zhì)，電容介質(zhì)。4.MOS管對絕緣柵材料3.1薄膜制備3.1.4氧化工藝設備知識目標1.了解氧化流程及所需設備2.掌握氧化爐的分類、組成及工作方式3.了解清洗和氧化后檢測設備3.1.4氧化工藝設備氧化的流程與設備氧化前清洗熱氧化工藝氧化后檢查氧化流程清洗機氧化爐膜厚測量儀氧化所需設備3.1.4氧化工藝設備3.1.4氧化工藝設備1.清洗機3.1.4氧化工藝設備3.1.4氧化工藝設備2.氧化爐臥式氧化爐示意圖3.1.4氧化工藝設備2.立式氧化爐3.1.4氧化工藝設備3.1.4氧化工藝設備3.膜厚測量儀膜