首先在二氧化硅为主要成分的芯层材料上面,淀积一层光刻胶;
使用掩模版对光刻胶曝光固化,并在光刻胶层上形成固化的与掩模板完全对应的几何图形;
对光刻胶上图形显影,与掩模对应的光刻胶图形可以使芯层材料抵抗刻蚀过程;
使用等离子交互技术,将二氧化硅刻蚀成与光刻胶图形对应的芯层形状;
光刻胶层剥离;
最后在已经形成的芯层图形上面淀积上包层。
使用lithography方法几乎可以在芯层材料上形成各种几何图形,图形的精细度取决于曝光系统的光源波长,现有UV、DUV、e-beam、x-ray、nano-imprint几种曝光方式。
一般情况下,ND<NC或NA <NV;费米能级处于禁带之中。当ND≥NC或NA≥NV时,EF将与EC或EV重合,或进入导带或价带,此时的半导体称为简并半导体。也即,简并半导体是指:费米能级位于导带之中或与导带重合;费米能级位于价带之中或与价带重合。
选取EF = EC为简并化条件,得到简并时最小施主杂质浓度:
选取EF = Ev为简并化条件,得到简并时最小受主杂质浓度:
半导体发生简并时:
(1)ND ≥ NC;NA ≥ NV;
(2)ΔED越小,简并所需杂质浓度越小。
(3)简并时施主或受主没有充分电离。
(4)发生杂质带导电,杂质电离能减小,禁带宽度变窄。
扩展资料
半导体芯片的制造过程可以分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻,蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。
1、沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
2、硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭。
3、单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
4、硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。
5、晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。
6、光刻胶(Photo Resist):图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
7、光刻:光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。
8、溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。
9、蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
10、清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
再次光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
11、离子注入(Ion Implantation):在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
12、清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
13、晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。
14、电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。
15、铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。
16、抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。
17、金属层:晶体管级别,六个晶体管的组合,大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。
18、晶圆测试:内核级别,大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部,正在接受第一次功能性测试,使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
19、晶圆切片(Slicing):晶圆级别,300毫米/12英寸。将晶圆切割成块,每一块就是芯片的内核(Die)。
20、丢弃瑕疵内核:晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下完好的准备进入下一步
21、封装
参考资料来源:百度百科-半导体
参考资料来源:百度百科-简并半导体
光刻胶(英语:photoresist),亦称为光阻或光阻剂,是指通过紫外光、深紫外光、电子束、离子束、X射线等光照或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料,是光刻工艺中的关键材料,主要应用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工。
有些地区国家也叫它“光阻”哦
光刻胶,resist 都是它
光刻胶通常使用在紫外光波段或更小的波长(小于400纳米)进行曝光。根据使用的不同波长的曝光光源,如KrF(248nm),ArF(193nm)和EUV(13.5nm),相应的光刻胶组分也会有一定的变化。如248nm光刻胶常用聚对羟基苯乙烯及其衍生物为光刻胶主体材料,193nm光刻胶为聚酯环族丙烯酸酯及其共聚物,EUV光刻胶常用聚酯衍生物和分子玻璃单组分材料等为主体材料。除主体材料外,光刻胶一般还会添加光刻胶溶剂,光致产酸剂,交联剂或其他添加剂等。
正负胶的定义
光刻胶根据在显影过程中曝光区域的去除或保留可分为两种-正性光刻胶(positive photoresist)和负性光刻胶(negative photoresist)。
正性光刻胶之曝光部分发生光化学反应会溶于显影液,而未曝光部分不溶于显影液,仍然保留在衬底上,将与掩膜上相同的图形复制到衬底上。
负性光刻胶之曝光部分因交联固化而不溶于显影液,而未曝光部分溶于显影液,将与掩膜上相反的图形复制到衬底上。
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