半导体工艺教案第八章

第一篇：半导体工艺教案第八章

第九章 掺杂

【教学内容及教学过程】 8.1 引言

8.1.1 刻蚀的概念

刻蚀（Etching）是把进行光刻前所淀积的薄膜（厚度约在数百到数十纳米）中没有被光刻胶覆盖和保护的部分，用化学或物理的方式去除，以完成转移掩膜图形到薄膜上面的目的，如图8⁃1所示。

图 8-1 刻蚀图形转移示意图

1)湿法刻蚀是利用合适的化学试剂将未被光刻胶保护的晶圆部分分解，然后形成可溶性的化合物以达到去除的目的。

2)干法刻蚀是利用辉光(Glow Discharge)的方法产生带电离子以及具有高浓度化学活性的中性原子和自由基，这些粒子和晶圆进行反应，从而将光刻图形转移到晶圆上。8.1.2 刻蚀的要求 1.图形转换的保真度高 2.选择比 3.均匀性 4.刻蚀的清洁 8.2 刻蚀工艺 8.2.1 湿法刻蚀

最早的刻蚀技术是利用溶液与薄膜间所进行的化学反应，来去除薄膜未被光刻胶覆盖的部分，从而达到刻蚀的目的。这种刻蚀方式就是湿法刻蚀技术。湿法刻蚀又称湿化学腐蚀，其腐蚀过程与一般化学反应相似。由于是腐蚀样品上没有光刻胶覆盖部分，因此，理想的腐蚀应当是对光刻胶不发生腐蚀或腐蚀速率很慢。刻蚀不同材料所选取的腐蚀液是不同的。1)湿法刻蚀的反应生成物必须是气体或能溶于刻蚀剂的物质，否则会造成反应生成物沉淀，从而影响刻蚀正常进行。

2)湿法刻蚀是各向异性的，刻蚀中腐蚀液不但浸入到纵向方向，而且也在侧向进行腐蚀。3)湿法刻蚀过程伴有放热和放气过程。1)反应物扩散到被刻蚀材料的表面。2)反应物与被刻蚀材料反应。

3)反应后的产物离开刻蚀表面扩散到溶液中，随溶液被排除。8.2.2 干法刻蚀

干法刻蚀是以等离子体来进行薄膜刻蚀的一种技术。在干法刻蚀过程中，不涉及溶液，所以称为干法刻蚀。

1)物理刻蚀是利用辉光放电将气体(比如氩气)解离成带正电的离子，再利用偏压将带正电的离子加速，轰击在被刻蚀薄膜的表面，从而将被刻蚀物质的原子轰击出去。2)化学刻蚀又叫做等离子刻蚀，它与物理刻蚀完全不同，它是利用等离子体，将反应气体解离，然后借助离子与薄膜之间的化学反应，把裸露在等离子体中的薄膜，反应生成挥发性的物质而被真空系统抽离。1.等离子体的概念 2.等离子体的产生方式

(1)气体放电法 通常把在电场作用下，气体被击穿而导电的现象称为气体放电。

(2)射线辐照法 射线辐照法是利用各种射线或粒子束辐照，使得气体电离而产生等离子体。8.2.3 两种刻蚀方法的比较

湿法刻蚀是在水溶液下进行的，所以刻蚀速度较快，同时选择度较高，但刻蚀时是各向同性腐蚀，也就是说，除了在纵向进行腐蚀以外，在横向上也会有腐蚀，这样就造成图形转换时保真度较低，因此，湿法刻蚀不能满足超大规模集成电路制造的要求。

图8-2 干法刻蚀与湿法刻蚀效果的比较 8.3 干法刻蚀的应用 8.3.1 介质膜的刻蚀

集成电路工艺中所广泛用到的介质膜主要是SiO2膜及Si3N4膜。1.二氧化硅的干法刻蚀

图8-3 HWP结构图 8.3 干法刻蚀的应用

图8-4 等离子体扩散腔外围磁场(1)氧的作用 在CF4中加入氧后，氧会和CF4反应释放出F原子，因而增加F原子的含量，则增加了Si与SiO2的刻蚀速率，并消耗掉部分C，使得等离子体中碳与氟的比例下降。

图8-5 所占百分比与Si和Si的 刻蚀速率的关系

(2)氢的作用

图8-6 所占百分比与Si和Si刻速率的关系

(3)反应气体 在目前的半导体刻蚀制备中，大多数的干法刻蚀都采用CHF3与氯气所混合的等离子体来进行SiO2的刻蚀。2.氮化硅(Si3N4)的干法刻蚀

图8-7 圆筒形结构示意图 8.3.2 多晶硅膜的刻蚀

在MOS器件中，栅极部分起着核心的作用，因此栅极的宽度需要严格控制，因为它代表了MOS器件的沟道长度，从而与MOS器件的特性息息相关。因此，多晶硅的刻蚀必须严格地将掩膜上的图形转移到多晶硅薄膜上。此外，刻蚀后的轮廓也很重要，如栅极多晶硅刻蚀后侧壁有倾斜时，将会遮蔽源极和漏极的离子分布，造成杂质分布不均匀，通道的长度将随倾斜程度的不同而改变。同时，刻蚀时要求Si对SiO2的选择性要高，如果多晶硅覆盖在很薄（小于20nm）的栅极氧化层上，如果氧化层被穿透，氧化层下面的源—漏极间的Si将很快被刻蚀。因此，若采用CF4、CF6等氟离子为主的等离子体来刻蚀多晶硅，则不太合适，较低的选择比会对器件造成损坏。

除此之外，此类气体还具有负载效应，负载效应是指当被刻蚀的材料裸露在等离子体中的面积较大的刻蚀速率比面积小的慢，也就是局部腐蚀速率不均匀。8.3.3 金属的干法刻蚀

金属铝是目前半导体器件及集成电路制造中应用最多的导电材料。因为铝的导电性能良好，价格低廉，而且铝膜的淀积和刻蚀都比较方便，所以铝电极几乎占了所有半导体器件及集成电路中的导电体。但是，随着元器件的集成度和工艺的进一步提高，采用金属铝作为电极引线也遇到了困难。这是由于在高温下，硅原子和铝原子容易向彼此间扩散，从而产生被称为“尖刺”的现象，导致铝引线与MOS管接触不好。此外，当铝线线条宽度设计得十分细小时，由于“电迁移”现象，引发铝原子的移动，使得铝丝断开。因此，后来，人们采用铜线来取代铝线，也有采用铝⁃硅⁃铜合金来代替金属铝。但是，铝还是目前集成电路和半导体器件中主流的导电引线。1.铝的刻蚀 2.铝合金的刻蚀

1)将晶圆以大量的去离子水清洗。2)刻蚀之后，晶圆还在真空中时以氧气等离子体将掩膜去除并在铝合金表面形成氧化层来保护铝合金。

3)在晶圆移出刻蚀腔前，以氟化物的等离子体做表面处理，如CF4、CHF3，将残留的氯置换成氟，形成AlF3,或在铝合金表面形成一层聚合物来隔离铝合金与氯的接触。3.钨的回蚀 4.铜的腐蚀

8.3.4 光刻胶的去除

晶圆表面薄膜材料腐蚀完毕，必须将光刻胶去除掉，这一工序称为去胶。常用的去胶方法有溶剂去胶、氧化去胶和等离子体去胶。下面分别加以阐述。1.溶剂去胶 2.氧化去胶 3.等离子体去胶

图8-8 等离子体去胶设备示意图

1)系统真空度要达到3×12-2Torr(1Torr=133.322Pa)，然后通入氧气，并用针型阀门调节流量。2)高频信号源的频率是11~12MHz，输出功率为150~200W。3)通入氧气的流量

8.4 干法刻蚀的质量控制 分析光学放射原理

图8-9 光学放射频谱 1.光学放射频谱分析 2.激光干涉测量

图8-10 激光干涉测量图形

1)激光束要聚焦在晶圆的被刻蚀区，且该区域的面积应足够大。2)必须对准在该区域上，因而增加了设备镜片的设计难度。8.4 干法刻蚀的质量控制

3)被激光照射的区域温度升高而影响刻蚀速率，造成刻蚀速率与不受激光照射区域的不同。4)如果被刻蚀的表面粗糙不平，则所测得的信号将很弱。3.质谱分析

1)部分物质的质量/电荷比相同，如N2、CO、Si等，使得检测同时拥有这些成分的刻蚀时无法判断刻蚀是否完成。

2)从空腔取样的结果会影响刻蚀终点的检测。3)设备不容易安装到各种刻蚀机上。【作业布置】

【课后分析】

第二篇：半导体工艺实习心得体会

半导体工艺实习心得体会

12023110 王宁

这是我们第一次参加工艺实习，这让我不免有些好奇和激动。

记得大一新生研讨课的时候参观过我们的工艺实习间，这次又来，故并没有感到这个工艺间很陌生。说实在的，就在进入工艺间并换好行头后，自己真的有种要兢兢业业干一番事业的感觉了，但在之后的对准练习这个环节，我深深的怀疑了自己的能力。

由于组内男生较多，所以很多体力活他们都主动承担了，特别感谢他们。组长主动担任起最危险的煮王水的这一道工艺，细心的李军和魏行则进入光刻间进行光刻和甩胶的任务。记得我第一次尝试光刻对准这道工序的时候，对的一点都不准，之后对照着老师对准的模版，才把握住这道工艺的要领，笨鸟就要多练习，渐渐的我在练习中也增长了经验。

甩胶这一步，首先是自己不能紧张，手越抖，胶就越不能滴准到吸盘的正中心，也就甩不均匀。而且一定要心细，时刻注意保护光刻胶，不能让它曝光。接着就是扩散的工艺，因为加热设备温度能达到上千度，炉口的温度也很高，所以在送、取硅片的时候都要在高温下保持住平稳，这样硅片才能正正的放进炉中。

工艺实习虽然很短暂，但就在这么短暂的两天的时间里，真的要比在课堂上听两天的课学到的多。

第三篇：半导体工艺工程师见习期小结

见习期小结

2011年03月，我有幸进入无锡华润上华科技有限公司。作为华润集团旗下的华润微电子有限公司的分公司之一，我们公司是8寸半导体芯片生产企业，年产2万片芯片。作为一名扩散部炉管科的工艺工程师，我们的职责就是解决在线异常问题，培训一线员工正确操作，提高产品的质量、稳定性和良率，改进工艺，降低生产成本，提高设备使用率，提高产能。一眨眼，一年的见习期转瞬即逝。在这近一年里我深刻体会到了作为一名工艺工程师的艰辛和快乐，以下是我见习期工作小结。

一、保持良好的心态、努力提高自身各方面能力。

每个企业都有自己的企业文化，为了让我们尽快融入华润这个大家庭，华润集团组织新员工参加未来之星训练营，使我们了解企业的发展历史，企业的宗旨和目标；组织军训，锻炼我们的纪律性和韧性；邀请成功人士和学者现身说法，使我们保持良好的心态，规划自己的未来，寻找成功的方法，克服不良的习惯，教会我们合理分配时间和安排工作。训练营的所见所闻，改变了我，使我在日常的工作中受益匪浅。在工作中，我时刻提醒自己要保持良好的心态，不抱怨，积极主动的去解决问题；虚心学习，勤做笔记，经常总结，不断提高自身各方面的能力。

二、虚心学习，进益求精

工作中，各个师傅倾囊相授，把自己几十年的经验悉心传授，教我要胆大心细，精益求精。为防止出差错，我做过的事情，自己会检查，师傅们也都会再检查一遍，即使他们自己做的事，他们也会让其他人帮忙检查，切实落实了自检和互检制度。别的部门出现的错误，我们也会检查我们是否有相似的问题，然后制定措施进行整改。例如之前有个部门因为之前设置的报警限值在修改工艺菜单后失效，导致公司损失很大。我们领导就组织大家检查每个工艺的菜单，根据实际

情况重新设定每个工艺的报警限值，这个工作一下持续了将近半个月。正是因为大家的精益求精，我们部门年终获得公司的质量明星奖。在大家的影响下，我也养成了自查和互查的习惯，工作中精益求精，我相信这个习惯会使我受益终生。

二、舍得吃苦，努力才会有收获

我们公司是24h不间断生产，生产不停，我们工艺工程师也得24h值班，因此要值夜班。刚开始跟着师傅上夜班，有点不适应，后来在同事的帮助下，我很快就适应了上夜班。刚来时感觉什么都不会，就当师傅的跟班。生产线上生产任务重，每个人的工作量都比较大，在净化间里，师傅走的很快，我几乎是一路小跑，就这样还跟丢了好几次。刚开始师傅让学习的东西，我都不知道为什么要学习，到后来我会主动去寻找相关的资料去学习，我知道我已经认清自己的工作了。在这一年里，我从最初的跟班开始，到现在能够独挡一面，离不开各位师傅的悉心教导，也离不开领导的关怀和指点。我自身各方面都还有很大的不足，需要改进和学习的地方还很多，我现在需要做的就是多做事，不论大事小事，每多做一件事情必然会多学到一些知识，必然会积累经验。只有付出，才会有收获，只有学习才会进步。

三、放低姿态，协调好各方面的关系。

生产线上的每个工作都是必不可少的，都会受前段工序的影响，也会影响下端工序的进度。在半导体芯片生产企业，由于产品种类很多，每批产品的工序都不一样，因此接触的部门也不一样。我们需要和公司各个部门打交道。只有沟通良好，才能保证工作的顺利进行。刚开始我觉得工作各有分工，大家各尽其责。但工作中，我发现，即使是同一件事，不同的人协调，效果就不一样。有的人说话很有执行力，有的人说话别人却当耳旁风。我发现你想让别人尽快完成你吩咐的事情，你就要有权威或彼此关系融洽。因此在工作上，我就放低姿态，虚心向大家学习，偶尔请大家喝饮料或聊聊天，尽量协调好各方

面的关系。

四、奋发图强，努力提高自我。

在过去的一年中，在领导的关怀和同事们的支持与帮助下，经过不断努力，我现在能够独挡一面，但是仍存在着一些不足，在今后的工作中，自己要加强学习、克服缺点，力争使自己的专业技术水平能够不断提高。同时我清楚地认识到，为适应新的发展形势，我还要不断地加强理论学习，尤其是新技术、新理论的学习，勤奋工作，在实际工作中锻炼和成长，不断积累工作经验，提高业务能力和工作水平，为公司的发展做出自己新的、更大的贡献。

六、致谢。

我能适应当前的工作，并能取得不断的进步，是和各位领导和各位师傅无私的帮助和关怀分不开的，在此表示感谢。感谢各位领导，辅导我做好工作规划；感谢各位师傅，教会我各种工作方法和解决工作中的各种难题。

第四篇：半导体工艺实习个人总结

半导体工艺实习个人总结

几天的工艺实习已经结束了。我想，作为一个独立的一员，我们要学会的远不是对仪器的操作，而是对工艺理论更加深入地了解。虽然无法实质性地看到书本上所向我们展示的神奇的微观世界，但是对这个领域近距离的接触依然足以让我们更好地理解一步步工艺流程、注意事项及其原因，印象也很深刻。而作为一个合作组中一个不可或缺的工作环节的操作人员，已是大三的我们并不存在合作的问题，然而通过如此明确的分工、依靠集体的力量去获得一个成品，却是从未有过的经历，这要我们一步步的衔接，一点点的前进。

我在这次工艺实习过程中担任蒸发这一工作环节。其实从很大程度上来说，这个环节的任务并不繁重，只需要做一次，不必像做清晰、光刻、扩散的同学一样来回做几次。尽管对其他工艺有所了解，但对于我来说，没有实际操作可能没有别的同学体会深刻。带我做蒸发实习是一位研三的学长，做的时候温度、指示计及操作步骤都是完全设计好的，我想这应该是通过数次实验得出的一个最佳指标。在蒸发初时漫长的升温等待中，学长又和我讲了一些后续操作的相关注意事项（比如控制铝丝融化的时间，钨丝上不再有熔融态的“铝球”再进行下一步操作等），包括学长以前和老师关于仪器原理的讨论，都对我有很大的帮助。

蒸完后，我当时觉得效果还是很不错的。后来从光刻的同学那里知道，铝蒸厚了，腐蚀了很久也没有刻出来。其实我觉得我还是很认真的按照要求去做的，造成铝蒸厚的原因我个人分析有两个，一个是我在数铝丝融化控制的秒数时可能数的慢了些，另一个可能是等待铝丝完全汽化的时间过长。这两者都会造成铝原子在片子表面过度堆积。

总之，这三天的工艺实习已经过去了，我们学到了很多，体会到了很多。虽然最后的结果不是那么理想（没有出三极管的特性），但对于我们来说，收获的最重要的是过程。一个好的成品永远是建立在完善的工艺流程上的。

09023213王莹2011.11.08

第五篇：半导体工艺工程师见习期小结

见习期小结

2011年03月，我有幸进入无锡华润上华科技有限公司。作为华润集团旗下的华润微电子有限公司的分公司之一，我们公司是8寸半导体芯片生产企业，年产2万片芯片。作为一名扩散部炉管科的工艺工程师，我们的职责就是解决在线异常问题，培训一线员工正确操作，提高产品的质量、稳定性和良率，改进工艺，降低生产成本，提高设备使用率，提高产能。一眨眼，一年的见习期转瞬即逝。在这近一年里我深刻体会到了作为一名工艺工程师的艰辛和快乐，以下是我见习期工作小结。

一、保持良好的心态、努力提高自身各方面能力。

每个企业都有自己的企业文化，为了让我们尽快融入华润这个大家庭，华润集团组织新员工参加未来之星训练营，使我们了解企业的发展历史，企业的宗旨和目标；组织军训，锻炼我们的纪律性和韧性；邀请成功人士和学者现身说法，使我们保持良好的心态，规划自己的未来，寻找成功的方法，克服不良的习惯，教会我们合理分配时间和安排工作。训练营的所见所闻，改变了我，使我在日常的工作中受益匪浅。在工作中，我时刻提醒自己要保持良好的心态，不抱怨，积极主动的去解决问题；虚心学习，勤做笔记，经常总结，不断提高自身各方面的能力。

二、虚心学习，进益求精

工作中，各个师傅倾囊相授，把自己几十年的经验悉心传授，教我要胆大心细，精益求精。为防止出差错，我做过的事情，自己会检查，师傅们也都会再检查一遍，即使他们自己做的事，他们也会让其他人帮忙检查，切实落实了自检和互检制度。别的部门出现的错误，我们也会检查我们是否有相似的问题，然后制定措施进行整改。例如之前有个部门因为之前设置的报警限值在修改工艺菜单后失效，导致公司损失很大。我们领导就组织大家检查每个工艺的菜单，根据实际情况重新设定每个工艺的报警限值，这个工作一下持续了将近半个月。正是因为大家的精益求精，我们部门年终获得公司的质量明星奖。在大家的影响下，我也养成了自查和互查的习惯，工作中精益求精，我相信这个习惯会使我受益终生。

二、舍得吃苦，努力才会有收获

我们公司是24h不间断生产，生产不停，我们工艺工程师也得24h值班，因此要值夜班。刚开始跟着师傅上夜班，有点不适应，后来在同事的帮助下，我很快就适应了上夜班。刚来时感觉什么都不会，就当师傅的跟班。生产线上生产任务重，每个人的工作量都比较大，在净化间里，师傅走的很快，我几乎是一路小跑，就这样还跟丢了好几次。刚开始师傅让学习的东西，我都不知道为什么要学习，到后来我会主动去寻找相关的资料去学习，我知道我已经认清自己的工作了。在这一年里，我从最初的跟班开始，到现在能够独挡一面，离不开各位师傅的悉心教导，也离不开领导的关怀和指点。我自身各方面都还有很大的不足，需要改进和学习的地方还很多，我现在需要做的就是多做事，不论大事小事，每多做一件事情必然会多学到一些知识，必然会积累经验。只有付出，才会有收获，只有学习才会进步。

三、放低姿态，协调好各方面的关系。

生产线上的每个工作都是必不可少的，都会受前段工序的影响，也会影响下端工序的进度。在半导体芯片生产企业，由于产品种类很多，每批产品的工序都不一样，因此接触的部门也不一样。我们需要和公司各个部门打交道。只有沟通良好，才能保证工作的顺利进行。刚开始我觉得工作各有分工，大家各尽其责。但工作中，我发现，即使是同一件事，不同的人协调，效果就不一样。有的人说话很有执行力，有的人说话别人却当耳旁风。我发现你想让别人尽快完成你吩咐的事情，你就要有权威或彼此关系融洽。因此在工作上，我就放低姿态，虚心向大家学习，偶尔请大家喝饮料或聊聊天，尽量协调好各方面的关系。

四、奋发图强，努力提高自我。

在过去的一年中，在领导的关怀和同事们的支持与帮助下，经过不断努力，我现在能够独挡一面，但是仍存在着一些不足，在今后的工作中，自己要加强学习、克服缺点，力争使自己的专业技术水平能够不断提高。同时我清楚地认识到，为适应新的发展形势，我还要不断地加强理论学习，尤其是新技术、新理论的学习，勤奋工作，在实际工作中锻炼和成长，不断积累工作经验，提高业务能力和工作水平，为公司的发展做出自己新的、更大的贡献。

六、致谢。

我能适应当前的工作，并能取得不断的进步，是和各位领导和各位师傅无私的帮助和关怀分不开的，在此表示感谢。感谢各位领导，辅导我做好工作规划；感谢各位师傅，教会我各种工作方法和解决工作中的各种难题。