泛半导体产业的核心工艺流程与高纯工艺系统的运用

来源：中为咨询网www.zwzyzx.com 【日期：2014-06-13 20:44:32】【打印】【关闭】

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泛半导体行业的核心工艺流程主要包括：掺杂、光刻、刻蚀和CVD成膜工艺环节。

①掺杂工艺：是人为地将所需要的杂质以一定的方式掺入到硅片（或晶圆、玻璃等，下同）表面薄层，并使其达到规定的数量和符合要求的分布形式。泛半导体的常用掺杂技术主要有两种，即高温（热）扩散和离子注入。高温（热）扩散法是将掺杂气体导入放有硅片的高温炉，将杂质扩散到硅片内一种方法；离子注入法是用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，与材料中的原子或分子发生一系列理化反应，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。该工艺需要通过高纯工艺介质输送需掺入的杂质，相关高纯工艺系统提供的高纯工艺介质纯度将直接影响工艺精度与产品的良率。

②光刻工艺：是在一片平整的硅片上构建半导体MOS管和电路的基础，利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的精密微细加工工艺技术。主要步骤是先在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶，让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板照射在硅片上，使被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶发生变质，然后用腐蚀性液体清洗硅片，除去变质的光刻胶。清洗硅片所用腐蚀性液体需通过高纯工艺系统输送，系统的不纯物控制水平将直接影响工艺精度与产品良率。

③刻蚀工艺：是按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜

进行选择性腐蚀或剥离的技术工艺，是与光刻相联系的图形化（pattern）处理的一种主要工艺，通常分为干法刻蚀和湿法刻蚀。湿法刻蚀主要是在较为平整的膜面上用稀释的化学品等刻出绒面，从而增加光程，减少光的反射。干法刻蚀是用等离子体（气体）进行薄膜刻蚀的技术工艺，利用气体以等离子体形式存在时具备的两个特点：强于常态的化学活性，更快地与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而利用物理上的能量转移实现刻蚀目的。湿法刻蚀所使用的化学品与干法刻蚀所使用的特种气体均需要通过高纯工艺系统输送，以达到工艺精度要求并确保产品良率。

④CVD成膜工艺：CVD（ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积），是指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在泛半导体产业中，如光伏、LED、超大规模集成电路等很多薄膜都需采用CVD方法制备。CVD技术具有淀积温度低、薄膜成份易控的特点，膜厚与淀积时间成正比，均匀性和重复性好，台阶覆盖性优良，适用范围广。CVD成膜工艺中应用最广的是PECVD和MOCVD。

PECVD(Plasma EnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积)，是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，利用等离子很强的化学活性，促进发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜；MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉积)，是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)下通氢气的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行，衬底温度为500-1200℃，用射频感应加热石墨基座(衬底基片在石墨基座上方)，氢气通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。PECVD工艺使用的特种气体以及MOCVD工艺使用的氢气都需要通过高纯工艺系统输送，气体的洁净度直接影响工艺精度与产品良率。

总体来说，虽然泛半导体产业的不同行业在上述工艺的用量、工序以及具体理化要求方面各有差异，但目前其核心工艺流程基本都以上述四种工艺（全部或部分）为基础。