半導(dǎo)體行業(yè)之晶圓制造與封裝概述（四）

基本的十步圖案過(guò)程

有許多單獨(dú)的模式處理步驟，這些處理步驟標(biāo)識(shí)了器件的數(shù)量、器件的具體結(jié)構(gòu)，器件中堆疊層的組合方式，并且可以在物理尺寸的層面上繼續(xù)縮小。然而，在下所示的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，詳細(xì)介紹了一個(gè)基本的十步模式過(guò)程。關(guān)于這個(gè)工藝的具體細(xì)節(jié)和演變過(guò)程我們將會(huì)在后續(xù)的章節(jié)當(dāng)中非常深入的加以討論。

摻雜過(guò)程

摻雜過(guò)程就是將特定數(shù)量的具有電活性特性的摻雜劑放入進(jìn)晶圓片表面的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程通常會(huì)通過(guò)在材料表層的開(kāi)窗的位置來(lái)具體實(shí)現(xiàn)(如下圖中所示)。這兩種技術(shù)可以稱之為離子注入技術(shù)和熱擴(kuò)散技術(shù)，具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程我們將會(huì)在后續(xù)的章節(jié)當(dāng)中詳細(xì)介紹。

熱擴(kuò)散是一種較老的摻雜過(guò)程，使用的是非常經(jīng)典的化學(xué)過(guò)程，當(dāng)晶圓片被加熱到1000°C附近并暴露于蒸汽時(shí)，然后放置適當(dāng)?shù)膿诫s劑就可以實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)散的一個(gè)常見(jiàn)例子是除臭劑的擴(kuò)散過(guò)程，氣體蒸汽從加壓罐中釋放后，自然會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入房間。同樣的道理，摻雜原子水蒸氣通過(guò)一定的化學(xué)過(guò)程進(jìn)入到暴露的晶片表面，然后擴(kuò)散在晶圓片表面形成薄層。在微芯片應(yīng)用中，擴(kuò)散也被稱為固態(tài)擴(kuò)散，因?yàn)榫A材料是固體而得名。擴(kuò)散摻雜是一種化學(xué)過(guò)程。摻雜劑的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)主要是受物理定律支配。

離子注入摻雜是一個(gè)物理過(guò)程。晶圓片裝載在一端，另一端加入注入劑和摻雜源(通常為氣體形式)。在源端，摻雜原子被電離(賦予電荷)，然后加速到高速，掃過(guò)晶圓表面。原子的動(dòng)量攜帶著它們進(jìn)入晶圓表面，就像炮彈從大炮中射出，嵌在墻上一樣。

摻雜操作的目的是在晶圓片表面形成口袋(如下圖所示)，要么富含電子(n型)，要么富含電空穴(P型)。這些口袋形成了電活性區(qū)域和所需的N-P結(jié)用于電路中晶體管、二極管、電容器和電阻器的制備過(guò)程。

熱處理

熱處理是對(duì)晶圓片進(jìn)行加熱和冷卻的操作，并且可以取得特定結(jié)果(如下圖所示)。在熱處理操作中(見(jiàn)下圖)，我們可以從晶圓片中添加或除去額外的材料。然而,在晶圓片上或在晶圓片中會(huì)有一定的污染物的引入。

離子注入過(guò)程之后還要進(jìn)行一個(gè)重要的過(guò)程，這就是熱處理過(guò)程。在植入摻雜原子過(guò)程當(dāng)中，會(huì)在晶圓的表面造成一些破壞點(diǎn)，它們?cè)诮?jīng)過(guò)1000°C左右的熱處理之后晶體結(jié)構(gòu)就可以被修復(fù)，這一個(gè)重要的過(guò)程被稱為退火過(guò)程。另一種熱處理的方式一般放置在金屬導(dǎo)電條紋形成之后再進(jìn)行。這些條紋在電路中的設(shè)備之間傳輸電流。

為了確保好的導(dǎo)電性能，金屬經(jīng)熱處理后融化到晶圓片表面，這個(gè)操作一般需要在450°C的溫度下進(jìn)行。第三個(gè)重要的熱處理是晶圓片的加熱過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中會(huì)用光刻膠層來(lái)去除印制準(zhǔn)確圖案的溶劑。

審核編輯：劉清