表面硅MEMS加工技术是在集成电路平面工艺基础上发展起来的一种MEMS工艺技术。它利用硅平面上不同材料的顺序淀积和选择腐蚀来形成各种微结构。表面硅MEMS加工技术的基本思路是:先在基片上淀积一层称为分离层的材料,然后在分离层上面淀积一层结构层并加工成所需图形。在结构加工成型后,通过选择腐蚀的方法将分离层腐蚀掉,使结构材料悬空于基片之上,形成各种形状的二维或三维结构。表面硅MEMS加工工艺成熟,与IC工艺兼容性好,可以在单个直径为几十毫米的单晶硅基片上批量生成数百个MEMS装置。半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。浙江5G半导体器件加工实验室
半导体器件的生产,除需要超净的环境外,有些工序还必须在真空中进行。在我们生活的大气环境中,充满了大量的氮气、氧气和其他各种气体分子,这些气体分子时时刻刻都在运动着。当这些气体分子运动到物体的表面时,就会有一部分黏附在该物体的表面。这在日常生活中,不会产生多大的影响。但在对周围环境要求极高的半导体器件的生产工序中,这些细微的变化就会给生产带来各种麻烦。每一半导体器件都包含着许多层各种各样的材料,如果在这些不同的材料层之间混入气体分子,就会破坏器件的电学或光学性能。比如,当希望在晶体层上再生长一层晶体时(称为外延),底层晶体表面吸附的气体分子,会阻碍上面的原子按照晶格结构进行有序排列,结果在外延层中引入大量缺陷,严重时,甚至长不出晶体,而只能得到原子排列杂乱无章的多晶或非晶体。浙江5G半导体器件加工实验室光刻的优点是它可以精确地控制形成图形的形状、大小,此外它可以同时在整个芯片表面产生外形轮廓。
晶圆的制作工艺流程:硅提纯:将沙石原料放入一个温度约为2000℃,并且有碳源存在的电弧熔炉中,在高温下,碳和沙石中的二氧化硅进行化学反应(碳与氧结合,剩下硅),得到纯度约为98%的纯硅,又称作冶金级硅,这对微电子器件来说不够纯,因为半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感,因此对冶金级硅进行进一步提纯:将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢进行氯化反应,生成液态的硅烷,然后通过蒸馏和化学还原工艺,得到了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.99%,成为电子级硅。
干法刻蚀种类很多,包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。按照被刻蚀的材料类型来划分,干法刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅。干法刻蚀优点是:各向异性好,选择比高,可控性、灵活性、重复性好,细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,处理过程未引入污染,洁净度强。干法刻蚀主要形式有纯化学过程(如屏蔽式,下游式,桶式),纯物理过程(如离子铣),物理化学过程,常用的有反应离子刻蚀RIE,离子束辅助自由基刻蚀ICP等。湿化学蚀刻普遍应用于制造半导体。
干法刻蚀又分为三种:物理性刻蚀、化学性刻蚀、物理化学性刻蚀。其中物理性刻蚀又称为溅射刻蚀。很明显,该溅射刻蚀靠能量的轰击打出原子的过程和溅射非常相像。(想象一下,如果有一面很旧的土墙,用足球用力踢过去,可能就会有墙面的碎片从中剥离)这种极端的刻蚀方法方向性很强,可以做到各向异性刻蚀,但不能进行选择性刻蚀。化学性刻蚀利用等离子体中的化学活性原子团与被刻蚀材料发生化学反应,从而实现刻蚀目的。由于刻蚀的中心还是化学反应(只是不涉及溶液的气体状态),因此刻蚀的效果和湿法刻蚀有些相近,具有较好的选择性,但各向异性较差。半导体芯片封装是指利用膜技术及细微加工技术。浙江5G半导体器件加工实验室
清洗是晶圆加工制造过程中的重要一环。浙江5G半导体器件加工实验室
半导体设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备,属于半导体行业产业链的关键支撑环节。半导体设备是半导体产业的技术先导者,芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技术允许的范围内设计和制造,设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。以半导体产业链中技术难度较高、附加值较大、工艺较为复杂的集成电路为例,应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备(晶圆制造)和后道工艺设备(封装测试)两大类。其中的前道晶圆制造中的七大步骤分别为氧化/扩散,光刻,刻蚀,清洗,离子注入,薄膜生长,抛光。每个步骤用到的半导体设备具体如下:浙江5G半导体器件加工实验室
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