晶圓制造核心工藝流程演講人：日期:目錄CONTENTS01硅材料制備02光刻工藝階段03刻蝕技術應用04離子注入工藝05薄膜沉積技術06工藝整合與檢測01硅材料制備高純硅提純工藝原料選擇與處理定向凝固法熔煉與提純區熔提純采用高純度的硅礦石，通過破碎、酸洗等步驟去除雜質。在高溫下熔煉硅礦石，利用化學方法去除雜質，提高硅的純度。通過控制凝固過程，使硅形成單晶或多晶，進一步提高純度。利用雜質在固體和液體中的溶解度不同，進一步提純硅。直拉法將硅熔體置于籽晶上，通過緩慢提拉，使硅熔體逐漸凝固成單晶硅。區熔法通過加熱和熔化多晶硅的一端，使其逐漸凝固成單晶硅。浮區熔煉法利用熔化的硅在熔融區域與多晶硅棒之間形成浮區，去除雜質。磁場輔助單晶生長利用磁場作用，使硅熔體中的雜質向熔體邊緣移動，從而得到高純度的單晶硅。單晶硅生長技術晶圓切割與研磨切割采用金剛石鋸或激光切割技術，將硅錠或硅棒切割成一定厚度的晶圓片。01粗磨通過機械研磨去除晶圓表面的切割痕跡和不平整，使其達到一定的平整度。02精磨進一步平滑晶圓表面，使其達到亞微米級的表面粗糙度，以滿足后續加工的要求。03清洗與干燥去除晶圓表面的研磨液和雜質，然后進行干燥處理，為后續加工做好準備。0402光刻工藝階段光刻膠涂覆方法旋轉涂覆法噴涂法刮刀法浸漬法通過旋轉晶圓，將光刻膠均勻地涂覆在晶圓表面。利用噴涂設備將光刻膠以霧狀形式噴涂在晶圓表面。利用刮刀將光刻膠均勻地刮涂在晶圓表面。將晶圓完全浸入光刻膠中，然后提起，多余的光刻膠會流走。對準將掩膜版與晶圓精確對準，確保圖形準確轉移。01曝光通過光源對光刻膠進行曝光，使光刻膠發生化學反應。02曝光劑量控制精確控制曝光時間，以獲得所需的光刻圖形。03曝光方式接觸式曝光、接近式曝光和投影式曝光等。04掩膜版對準曝光將光刻膠上的圖形準確地轉移到晶圓表面。圖形轉移根據光刻膠的類型和曝光情況選擇合適的顯影液。顯影液選擇01020304通過顯影液將曝光后的光刻膠去除，形成所需的圖形。顯影精確控制顯影時間，以獲得所需的圖形精度。顯影時間控制顯影與圖形轉移03刻蝕技術應用干法等離子體刻蝕利用氣體放電產生的等離子體，通過化學反應或物理濺射去除晶圓表面材料，具有高精度、高各向異性和低污染等特點。原理及特點包括氣體種類、流量、壓力、功率等，對刻蝕速率、刻蝕方向、側壁形貌等產生重要影響。廣泛應用于微納加工、半導體制造等領域，用于制作納米級線條、柱狀結構等。工藝參數主要有反應離子刻蝕（RIE）和電感耦合等離子體刻蝕（ICP-ET）等。設備類型01020403應用領域濕法化學刻蝕原理及特點刻蝕液選擇濕法刻蝕設備缺點與局限性利用化學溶液與晶圓表面材料發生化學反應，實現去除晶圓表面材料的目的，具有低成本、高效率、易操作等優點。需要根據晶圓材料、刻蝕速率、刻蝕選擇性等因素選擇合適的刻蝕液。主要包括濕法刻蝕槽、清洗槽、干燥槽等，需要嚴格控制化學溶液的溫度、濃度和刻蝕時間等參數。濕法刻蝕存在各向同性刻蝕、刻蝕速率難以控制等問題，對于高精度、復雜結構的制造存在較大局限性。側壁形貌控制重要性控制方法影響因素監測與評估在刻蝕過程中，側壁形貌的控制對于器件性能、良率和可靠性具有重要影響。刻蝕速率、刻蝕選擇比、光刻膠的耐刻蝕性、刻蝕時間等都是影響側壁形貌的關鍵因素。通過調整刻蝕參數、選擇合適的刻蝕液或氣體、采用多層光刻膠等方法來控制側壁形貌。采用掃描電子顯微鏡（SEM）等測試手段對刻蝕后的側壁形貌進行監測和評估，確保滿足工藝要求。04離子注入工藝摻雜元素選擇標準摻雜元素的電學特性根據所需器件的電學特性，選擇具有合適能級和濃度的摻雜元素，以調節半導體的導電性和能級分布。摻雜元素的化學穩定性選擇化學穩定性高、擴散系數小的摻雜元素，以保證摻雜效果穩定，降低對后續工藝的影響。摻雜元素的固溶度考慮摻雜元素在半導體中的固溶度，以保證摻雜濃度和分布的可控性。摻雜元素的毒性盡可能選擇毒性小、對環境和人體影響較小的摻雜元素。根據摻雜元素的擴散系數和所需注入深度，確定合適的注入能量，以保證摻雜元素能夠準確注入到目標位置。通過精確控制離子束的電流密度和注入時間，實現摻雜劑量的精確控制，以保證摻雜濃度的一致性和穩定性。根據靶材料和注入深度的要求，選擇合適的注入角度，以保證摻雜元素在晶圓內的均勻分布。保證離子束在注入過程中束流的均勻性，以避免出現局部濃度過高或過低的情況。注入能量與劑量控制注入能量劑量控制注入角度束流均勻性退火修復晶格損傷退火溫度退火時間退火氛圍退火后的處理根據摻雜元素和晶格損傷的程度，選擇合適的退火溫度，以充分恢復晶格結構，減少缺陷和位錯。退火時間的長短會影響退火效果，過短則退火不充分，過長則可能導致雜質擴散和再結晶，因此需要精確控制。根據退火溫度和晶圓表面情況，選擇合適的退火氛圍（如氮氣、氧氣等），以避免退火過程中發生不必要的化學反應。退火后需要進行冷卻和表面處理等工序，以消除退火過程中產生的應力，提高晶圓的整體質量。05薄膜沉積技術CVD化學氣相沉積反應原理應用領域特點與優勢常見CVD技術利用氣態先驅反應物在晶圓表面進行化學反應，生成固態薄膜。能夠形成均勻、致密、大面積的薄膜；沉積速率較快；薄膜種類豐富。在晶圓制造中廣泛應用于柵極、電容器介質層、金屬布線等薄膜的制備。常壓化學氣相沉積(APCVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)等。原理及特點優點與局限性通過濺射、蒸發等物理方法將靶材料轉移至晶圓表面形成薄膜。具有高純度、致密性好、附著力強等優點；但薄膜厚度均勻性較差，且沉積速率較慢。PVD物理氣相沉積應用領域主要用于金屬薄膜、合金薄膜、介質薄膜等的制備。常見PVD技術濺射沉積(SputteringDeposition)、蒸發沉積(EvaporationDeposition)等。ALD原子層沉積原理及特點通過將前驅氣體交替地通入反應室，在晶圓表面逐層沉積形成薄膜。優點與局限性具有原子級別的厚度控制精度，薄膜均勻性和覆蓋性極佳；但沉積速率較慢，成本較高。應用領域適用于納米級薄膜的制備，如柵介質層、電容器層等。常見ALD技術熱原子層沉積(ThermalALD)、化學氣相沉積(CVD)型原子層沉積等。06工藝整合與檢測多層互聯結構實現薄膜沉積采用化學氣相沉積、物理氣相沉積等技術，在晶圓表面形成多層布線層。01光刻和蝕刻通過光刻和蝕刻技術，將電路圖案轉移到晶圓上，形成多層互聯結構。02銅互連技術通過銅的沉積和蝕刻，實現多層銅互連，提高電路的導電性能和可靠性。03晶圓級電性測試針對特定電路，設計專門的測試結構，以便在晶圓級進行電性測試。測試結構設計通過測試，提取電路的關鍵參數，如電阻、電容、電感等。測試參數提取評估電路的可靠性，