半导体工艺与技术范文

半导体工艺与技术篇1

关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才

作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]

一、学科背景及问题分析

1.学科背景

21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。

湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

2.存在的问题与影响分析

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。

二、建设思路

电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：

第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。

第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。

第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。

第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。

三、建设内容

微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。

电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LED封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。

（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其EXCEL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频MOS C-V特性测试、PN结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、PN结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。

（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、MOS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LED光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。

（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。

（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LED封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和部级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。

四、总结

本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

参考文献：

[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.

[2]刘春娟，王永顺.电子科学与技术专业实验实践教学的探索[J].实验科学与技术，2010，8（4）：96-98.

半导体工艺与技术篇2

专注模拟晶圆代工,

扩充8英寸产能满足市场需求

“我们运营的8英寸生产线正处于快速上量的过程中,目前月产能已达3万片,预计在2012年达到6万片。”华润上华科技有限公司市场及销售副总温珍荻表示,“2010年,随着全球经济的逐步复苏,半导体行业也重新回到成长轨迹,未来两年内半导体市场的需求将保持适度增长。我们正积极扩充8英寸产能,推出特色工艺平台,以应对市场的强劲需求。”

1997年成立的华润上华在国内成功开创了纯开放式晶圆专工模式,目前资产总值已达到29.4亿元人民币,2009年实现销售额9.87亿元人民币。公司在无锡拥有中国内地规模最大的6英寸开放式晶圆代工生产线,并营运一条8英寸生产线,同时在北京、上海、香港、中国台湾以及美国等地设有办事处,是国内领先的模拟晶圆代工企业。

据温珍荻介绍,华润上华的6英寸生产线产能已逾10万片,主攻高压模拟工艺与新型电力电子器件工艺。随着日益增多的企业将电子和其他半导体合成产品的制造转入中国,中国在全球半导体市场的份额正逐年提高。紧抓市场机遇,在华润集团的资金支持下,华润上华运营的8英寸生产线于2009年6月正式投产。据温珍荻介绍,目前该生产线在不断提升产能的同时,良率和准时交付率也已达业界标准,主攻先进模拟工艺与逻辑工艺,已建立起完整的8英寸主流工艺平台,并可为客户提供完整的设计服务和IP平台。此外,该生产线已先后通过了ISO9001、ISO14001、OHSAS18001、ISO27001及TS1 6949等体系的认证,已具备为客户提供全方位服务的能力。目前,华润上华可为客户提供0.13微米以上的广泛的模拟与功率工艺技术,包括:BCD、HV CMOS、 Mixed Signal、 RF、 Embedded-NVM、 Logic、BiCMOS、DMOS、IGBT、Bipolar等。未来,华润上华的工艺技术还将提升至0.11微米。

携手国内IC设计业,

共同把握新兴应用市场机遇

经过十余年的发展,华润上华已拥有广泛的客户群,包含欧美日台的知名半导体公司,如富士通、德仪、意法半导体Fairchild、Freescale、ST、O2、IR等,更有多家排名中国大陆前十大的设计公司,如华润矽科、杭州士兰,同时与国内多家设计公司合作,开发更有竞争力的产品。

“深耕中国模拟市场是华润上华多年来始终坚持的方向。”温珍荻表示,华润上华创始人陈正宇博士在创建公司之初,便胸怀“以代工突破中国半导体业发展”的愿景,始终积极为国内IC设计公司提供生产平台,相互推动成长,以期带动国内集成电路产业整体快速发展。目前,华润上华的客户总数已有数百家,其中60%以上是国内客户。今后,华润上华将进一步携手国内IC设计业,挑战新兴应用市场,实现双方的增值与共赢。

据了解,针对中国蓬勃兴起的新兴模拟电路市场需求,华润上华不断开发新的工艺平台,近日了多款新型BCD和0.13微米工艺平台,为客户提供完备的、弹性灵活的、高性价比的解决方案。

华润上华致力于功率模拟IC代工,尤其在BCD代工方面拥有核心优势。其新近的三款新型BCD工艺平台分别向绿色节能产品的高电压、高效能及高集成度应用:(1)1.0微米700V BCD工艺平台是基于华润上华在AC-DC转换器上广泛应用的1.0微米40V BCD工艺平台上嵌入700V DMOS后研发而成的。它不但保持了原有工艺简单经济的优点,同时拓展了应用范围,是绿色电源芯片最佳选择之一,其主要应用于离线电源、LED照明驱动等AC-DC转换电路。(2)新开发的0.25微米BCD工艺平台,相较原有的0.5微米BCD工艺平台具有更高的性价比,其功率DMOS性能提升了30%,工艺流程更简化,使用成本更低。该工艺平台主要面向DC-DC转换器、AC-DC转换器、LED驱动、音频功放及电池保护等电源管理应用。(3)0.18微米BCD工艺平台是面向数字电源的普及需求的。该工艺平台将功率DMOS嵌入0.18微米数字平台中,保持了0.18微米数字工艺及0.25微米BCD工艺原有性能,同时提供完整的数字标准单元库、OTP等设计支持。

华润上华新近研发的0.13微米工艺平台,是基于原有0.18微米工艺平台研发而成的,包括0.13微米逻辑、模拟和射频工艺平台。与其0.18微米技术相比,芯片尺寸将最多缩小约50%的面积,性能提升逾50%。0.13微米逻辑工艺平台目前提供标准和低功耗2种工艺:标准工艺适用于性能导向的客户;低功耗工艺适用于手持消费性市场。0.13微米模拟和射频工艺平台技术将使基于逻辑平台的集成更为容易,主要提供的器件有:多种阈值电压的Core器件、3.3V IO 器件、隔离P阱、多晶高阻、可变电容器、MIM电容和顶层厚铝的电感器。0.13微米低压高性能逻辑工艺平台以及基于0.13微米逻辑工艺平台的嵌入记忆体工艺和高压工艺开发项目正在进行中。

此外,华润上华的0.13微米逻辑、模拟和射频工艺平台的模拟套件库(PDK)也将于近期完成。预计从2011年开始还将提供上述新工艺平台的多项目晶圆服务(MPW),以帮助客户降低生产成本。

“华润上华已形成了具有特色的模拟代工模式。我们拥有全系列的BCD工艺,覆盖了高电压、高密度与高性能等多种应用需求。在电源管理、半导体照明、射频应用、汽车电子、智能消费电子等领域,我们也可以提供多样化的工艺平台解决方案。”温珍荻介绍说,“在IC设计方面,华润上华还能够提供广泛的技术服务,包括类型丰富的PDK、Standard Cells、Library、模拟IP和数字IP,可满足主流工艺的不同设计平台需求,亦可根据客户的特殊需求量身定制。同时,我们还可提供特定用途的标准产品SoC和面向客户特定需求的ASIC的设计支持服务。华润上华正努力通过高效的产品导入、稳定的良率、充沛的产能和完善的管理体系,帮助客户尽快将产品成功推向市场。”

看好绿色环保趋势,

华润微电子聚焦节能产品与服务

华润上华隶属于华润集团旗下的华润微电子有限公司(股份代号:0597.HK),近几年,华润上华也得益于华润微电子“聚焦节能产品与服务”的战略,得到了来自集团的内部协同与支持。

华润微电子是在中国内地经营发展半导体业务的领先生产制造商。作为中国前五大半导体制造商之一,其业务包括开放式晶圆代工、集成电路设计、集成电路测试封装和分立器件制造四大板块。华润微电子及其旗下的华润上华、华润矽科、华润安盛及华润华晶等附属公司均为知名的微电子企业。华润微电子具有完整的产业链,并在主流消费电子市场以及蓬勃发展的节能及绿色照明市场持续投入研发,使华润微电子成为中国半导体行业中主要的模拟集成电路及分立器件供应商。而代工板块的华润上华是国内少数拥有丰富模拟工艺基础的晶圆专工公司,坚实的制造能力是企业进入绿色节能半导体市场重要的基石。

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近年来,环保节能已成为半导体应用市场成长的驱动力。国家提高新能耗标准政策的出台,使节能环保产品的需求增加,节能补贴的政策更提升了消费者节能产品购买欲,这都将快速提升电源管理半导体的需求,而电源管理将推动整个模拟IC市场在未来出现巨大的增长。以DC-DC、LDO、AC-DC、PFC、Regulator、MOSFET/IGBT为主流产品和具有高压功率模拟工艺(BCD、HVCMOS等)为主流工艺技术的微电子公司将呈现高成长性。

“我们相信,绿色环保不仅是趋势,更是进行式。中国环保意识的日渐增加使得节能及低碳排放产品的需求快速上升,华润微电子已抓住机遇,大力扩展节能环保的产品以及服务,提供电源管理、变频控制、LED控制、电仪表的IC设计、制造、封装测试服务以及分立器件产品等。”华润微电子有限公司首席执行官邓茂松先生表示。

华润微电子的绿色节能半导体产品主要为电源管理以及绿色照明。在2009年,电源管理以及绿色照明的产品以及服务占销售额的三成。“透过华润微电子旗下的产品公司提供DC-DC、 AC-DC、LED控制与电源管理IC,以及代工服务提供BCD、IGBT、RF等丰富的关键工艺服务,在未来,我们将提升绿色节能相关产品与服务至五成以上!”邓茂松表示,“延续去年成功开发了用于LED驱动及锂电池控制的集成电路,以及高压BCD制程技术,今年我们持续完善与若干机构合作开发商用微机电系统(MEMS)传感器制程技术。我们将持续地在重点细分市场上,形成特色产品与工艺技术,建立具有自主知识产权的工艺技术平台,整合价值链,巩固并提升华润微电子在节能半导体市场的优势。”

温珍荻则表示:“相信在华润微电子的大力支持下,华润上华能够在新兴模拟半导体市场中确立自己应有的地位。”

自2000年国务院颁布“18号文”至今已有十年,中国半导体产业在国家各项政策指导和各级政府支持下,已取得了明显的成就。根据CCID数据,中国IC设计业的规模从2000年的10.7亿元人民币快速增长到2009年的269.9亿元人民币,增长率达到2422%,同期IC设计公司的数量也经历了从20个到472个的高速发展。中国半导体产业的潜力不容忽视。

“中国占世界1/4的人口,市场容量巨大,对半导体的需求占全球1/3,已成为全球半导体市场重要的组成部分。而模拟工艺的特点是只有设计与工艺的密切完美结合,才能成就具有竞争力的产品,因此决定了华润上华必须把握中国战略性新兴应用半导体市场的发展契机,与中国设计业同呼吸共拼搏,共谋发展,同时也为中国集成电路的民族产业贡献一份绵薄之力。”温珍荻说。

未来“十二五”期间,集成电路产业将迎来又一个黄金发展期,温珍荻表示,华润上华与业内其他企业一样,期待政府扶持集成电路产业的政策能够延续并更有力度。

半导体工艺与技术篇3

关键词：微电子工艺；创新性；实验教学

一、引言

微电子技术与国家科技发展密切相关，是21世纪我国重点发展的技术方向。在新形势下，无论军用还是民用方面都对微电子方向人才有强烈需求。高校微电子专业是以培养能在微电子学领域内，从事半导体器件、集成电路设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究和开发等方面工作的高级应用型科技人才为目标的。因此，要求学生不仅要具备坚实的理论基础，还需具备突出的专业能力和创新能力，满足行业的快速发展和社会需求。

目前我国微电子行业中，微电子工艺研究相对于器件和集成电路设计研究工作是滞后的，处于不平衡发展状态，为使行业发展更均衡，需要加强微电子工艺人才的培养。微电子工艺是微电子专业中非常重要的专业课，主要研究微电子器件与集成电路制造工艺原理与技术。微电子器件与集成电路尺寸都是在微米甚至纳米量级，导致在理论学习过程中，学生理解有一定的困难，因此需要通过开设微电子工艺实验课程加深和巩固知识内容，使学生更加直接地接触微电子行业核心技术，了解半导体器件、集成电路生产制造加工的技术方法，从而促进学生对微电子工艺等课程的学习。因此，微电子工艺实验教学可以有效地弥补理论教学的局限性和抽象性，促进学生对理论课的理解和提高学生的动手能力。

二、课程分析

微电子工艺课程要求掌握制造集成电路所涉及的外延、氧化、掺杂、光刻、刻蚀、化学气相淀积、物理气相淀积、金属化等技术的原理与方法，熟悉双极型和M0s集成电路的制造工艺流程，了解集成电路的新工艺和新技术。微电子技术的发展是遵循摩尔定律，快速发展变化的，虽然工程教育要求教学最新最前沿的技术，但微电子设备价格昂贵，运转与维护费用很高，任何高校都很难不断升级换代；而且集成电路制造技术的更新迭代主要是在掺杂技术、光刻技术、电极制造技术方面进行了技术改进，在其他方面还都是相似的，因此，在高校中单纯追求工艺先进的实验教学是不现实的。基于此，结合实际教学资源情况，建设主流、典型工艺技术的工艺实验线，并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。通过实验使学生更牢固地掌握晶体管及简单Ic的整个工艺制造技术，学会测试晶体管重要参数，以及初步了解集成电路工艺制造过程。

黑龙江大学微电子工艺实验室已建立数十年，之前受到设备的限制，所开设的实验都是分立的，不能完全按工艺流程完成器件的制作，没有形成有机整体，学生缺乏对晶体管制作工艺流程的整体认识。经过不断发展和学校的大量投入，目前该实验室拥有一条微电子平面工艺线，主要的设备包括磁控溅射设备、电子束蒸发设备、CVD化学气相淀积系统、光刻机、离子刻蚀机、扩散炉、氧化炉、超声压焊机、烧结炉等。这些设备保证了微电子工艺实验能够按晶体管制作工艺流程顺序完成制作。同时实验室配备了测试环节所必须的显微镜、电阻率测试仪、探针测试台、半导体特性图示仪等检测仪器，通过实验能进一步加深学生对微电子工艺制造过程的了解。实践证明，以上实验内容对学生掌握知识和开拓视野起到十分重要的作用，效果显著。该实验室多年来一直开展本科生教学和本科生毕业设计、研究生毕业设计、各类创新实验项目等教学、科研工作。

三、实验教学的开展

为了达到理论实践相互支撑与关联，通过实验促进理论学习，笔者根据微电子专业特点，开展了微电子工艺实验的教学改革。在原有的微电子平面工艺实验的基础上，建立由实验内容的设置、多媒体工艺视频、实际操作的工艺实验、实验考核方法和参观学习五部分组成的教学方式，形成有效的实践教学，加强了学生对制造技术和工艺流程的整体的认识，培养了学生对半导体器件原理研究的兴趣，使学生对将来从事半导体工艺方面的研究充满信心。

（一）实验内容的设置

实验内容主要包括四部分：

1.教师提供给学生难易不同的器件结构（二极管、三极管、MOS管等），学生可以自主选择；

2.根据器件结构，计算机辅助软件设计器件制作的工艺流程；

3.通过实验室提供的仪器设备完成器件制作；

4.测试器件性能参数。

通过这样设置，既能掌握微电子工艺的基本理论，又能通过实验分析完善工艺参数，使学生完全参与其中。

（二）多媒体工艺视频

为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。结合实际的实验教学过程，制作全程相关单项工艺技术、流程及设备操作视频演示资料，同时强调工艺制作过程中安全操作和注意事项，防止危险的发生。

（三）实际操作的工艺实验

工艺实验涵盖清洗、氧化、扩散、光刻、制版、蒸镀、烧结、压焊等主要工序，为学生亲自动手制作半导体器件和制造集成电路提供了一个完整的实验条件。学生根据所学的理论知识了解器件结构、确定工艺条件、按照流程完成器件的制作。保证每名学生都参与到器件制作过程中。同时每个单项工序时间和内容采取预约制，实现开放式实验教学。

、

（四）实验考核方法

在实验教学环节中，实验考核是重要的教学质量评价手段。实验着重对动手能力和综合分析问题的能力及创新能力进行考核。主要考核内容包括：

1.器件工艺设计：考核设计器件制作流程的合理性；

2.工艺实验：考核现场工艺操作是否规范，选用的工艺条件是否合理；

3.测试结果：考核制作器件的测试结果；

4.实验分析报告：考核分析问题和解决问题能力，并最终给出综合成绩。

（五）参观学习

参观学习有助于学生全面了解本行业国内外发展的概况及先进的设备、现代化的生产车间和工艺水平。每年带领学生参观中国电子科技集团公司第49研究所、海格集团等企事业单位，安排相应技术人员进行讲座和交流，使学生学习到更多的宝贵经验和实践知识。

四、结束语

半导体工艺与技术篇4

>> 28纳米工艺将在我国持续更长时间，中高联合创新实现28nm量产 台积电宣布量产28nm晶圆 28nm迈向主流 满足28nm工艺下的低功耗需求 28nm工艺最强卡AMD Radeon Pro Duo 引领28nm FPGA“智”造时代 28nm异构知识型处理器 赛灵思:FPGA 28nm时代正式到来 从90nm到28nm回顾GEFORCE显卡进化之路 华力微与联发科合作28nm通信芯片流片成功 高速PCB仿真技术应用于28nm FPGA系统设计技术分析 Altera:28nm SoC FPGA代表嵌入式设计的未来 博通公司推出业界首款28nm异构知识型处理器 对我国创业板最初28家公司的资本结构分析 发改委:我国的28个省份完成2009年节能目标 28年28金 在PLC中如何实现长时间的计时控制 发展循环经济实现我国西部可持续发展 实现我国海洋经济可持续发展的政策路径探析 如何实现我国铁矿石资源的可持续发展 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：28纳米；集成电路；制造；工艺

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.10.007

不久前，赛迪顾问了《中国IC 28纳米工艺制程发展》白皮书。白皮书指出，随着28纳米工艺技术的成熟，28纳米工艺产品市场需求量呈现爆发式增长态势：从2012年的91.3万片到2014年的294.5万片，年复合增长率高达79.6%，并且这种高增长态势将持续到2017年。白皮书明确表示，28纳米工艺将会在未来很长一段时间内作为高端主流的工艺节点。考虑到中国物联网应用领域巨大的市场需求，28纳米工艺技术预计在中国将持续更长时间，为6～7年。

具体来看，纵观IC（集成电路）50年来的发展历程，自发明以来所取得的成功和产品增值主要归功于半导体制造技术的不断进步。工艺技术持续快速发展（图1），现有技术不断改进，新技术不断涌现，带动了芯片集成度持续迅速提高，单位电路成本呈指数式降低。因此综合技术和成本等各方面因素，28纳米都将成为未来很长一段时间内的关键工艺节点。

从工艺角度，与40纳米工艺相比，28纳米栅密度更高、晶体管的速度提升了大约50%，而每次开关时的能耗则减小了50%。此外，目前28纳米采用的是193纳米的浸液式方法，当尺寸缩小到22/20纳米时，传统的光刻技术已无能为力，必须采用辅助的两次图形曝光技术（doublepatterning，简称为DP）。然而这样会增加掩膜工艺次数，从而致使成本增加和工艺循环周期的扩大。这就造成了20/22纳米无论从设计还是生产成本上一直无法实现很好的控制，其成本约为28纳米工艺成本的1.5-2倍左右。

从市场需求角度，因为成本等综合原因，14/16纳米不会迅速成为主流工艺，因此，28纳米工艺将会在未来很长一段时间内作为高端主流的工艺节点（图2和表1）。

关于中国28纳米工艺制程现状，自45纳米工艺技术于2011年被攻克之后，以中芯国际（SMIC）为代表的IC制造企业积极开展28纳米工艺技术的研发。中芯国际的28纳米生产制程经过几百人研发团队和近三年时间，于2013年底实现产品在上海试生产。2015年9月，中芯国际28纳米工艺产品将基本上实现量产。首先量产的将是PolySiN工艺，下一步集中在HKMG工艺。

SMIC-高通进行了联合创新

这次中芯国际的28纳米成功量产，离不开Qualcomm（高通）的鼎力支持，双方（Foundry与fabless厂商）的合作具有典型意义和示范作用。高通拥有众多关于半导体工艺和设计的领先技术。作为双方28纳米制程工艺合作的一部分，高通为中芯国际提出实际的产品需求。这对帮助中芯国际利用、改进和完善其生产能力，打造出高良品率、高精确度的世界级商用产品至关重要。同时，协同技术创新也有利于中芯国际建立世界级的28纳米工艺设计包（PDK），可以帮助高通以外的其它设计企业对中芯国际28纳米工艺树立信心。

赛迪顾问总裁李树称，今年是十二五计划的收官之年，按照规划，我国制造的领军企业――中芯国际要完成28nm的量产项目。在2014年下半年，高通公司开始与中芯国际合作，帮助其在28纳米上圆满突破。

资料显示，2014年高通与中芯国际宣布了将双方的长期合作拓展至28纳米晶圆制造。中芯国际藉此成为中国内地第一家在最先进工艺节点上生产高性能、低功耗手机处理器的晶圆代工企业。仅仅一年多时间，中芯国际28纳米芯片组实现商用：而在2015年9月，中芯国际、国家集成电路产业投资基金股份有限公司和高通宣布达成向中芯长电半导体有限公司投资的意向并签署投资意向书，投资总额为2.8亿美元。如本轮拟进行的投资一旦完成，将帮助中芯长电加快中国第一条12英寸凸块生产线的建设进度，从而扩大生产规模，提升先进制造能力，并完善中国整体芯片加工产业链。

从高通角度，业内人士普遍认为，其也将从“中高联合创新模式”中获得巨大裨益。与中芯国际深度合作，使高通增加了一个28纳米生产合作伙伴，该模式也可帮助高通更接近中国市场客户，更好地满足中国市场及客户的需求；而当下，中国物联网市场也正孕育巨大市场机会，高通曾在多个场合强调其技术正试图“拓展互联网边界”，业界认为与中芯国际等国内企业的合作，对于高通抓住和实现未来万物互联的机遇至关重要。

“联合创新”模式值得推广

中国集成电路产业需要模式创新。传统IDM（集成器件制造商）模式（图4）的高生产运营成本制约了技术创新，同时技术进步难度大，产能和市场难以匹配：与此同时，行业分工模式导致工艺对接难度加大，Foundry（晶圆代工厂）（图5）的标准化工艺研发不利于满足客户特色需求，各Foundry厂工艺不统一增加了Fabless（IC设计公司）的适配难度，两种模式均不能满足中国集成电路行业的未来发展需求。

而IC设计公司和晶圆代工厂的“联合创新”模式更值得推崇。联合创新模式是一种分工基础上的紧密合作，是一种产业结构上的虚拟再整合，有利于加快Foundry工艺进步速度，有助突破产业发展瓶颈，提高Fabless工艺适配能力，提升产品性能优化空间。

因此，“‘中高联合创新’正推动中国28纳米走向成熟，也开启了IC产业发展新模式。”作为全球领先的无晶圆半导体厂商，高通是少数几家能够以规模化和技术资源支持半导体代工厂开发及成熟化领先制程工艺的厂商，并且高通秉承开放的胸怀，与中国代工厂真诚合作。

现在是一个开放、合作、共赢的时代，此前英特尔和紫光/展讯、瑞芯微合作，高通和华为、中芯国际合作共推14nm，IBM成立OpenPOWER基金会、在华建立POWER技术产业联盟等，无不体现了这种理念。本土企业也应该抓住国家重视集成电路产业的时代机遇，与上下游合作伙伴甚至同业合作，提升技术水平和市场规模。

参考文献：

【1】魏少军，中国集成电路产业的差距在哪？电子产品世界，2014（9）：19

【2】郑小龙，打造合作共赢面向世界的创新模式，电子产品世界，2015（4）：22

【3】王莹，晶圆制造人才告急，校企联动与在职培训缺一不可，电子产品世界，2014（7）：18

【4】王莹，上下联动，促进IC产业跨越式发展，电子产品世界，2013（1）：28

半导体工艺与技术篇5

【关键词】微电子技术 电路芯片 发展前进

一、引言

微电子学是研究微型电路、系统的电子学的分支，其主要研究方向是离子或者电子在固体材料中的应用，并通过它来实现信号处理功能的科学[1]。如今微电子技术在电子学、化学、物理学、机械加工等一系列都广泛的应用，其最主要的特征就是实现了电子器件的微型化，做到了核心电路系统的集成。

二、微电子技术的定义以及影响

（一）微电子技术的定义。微电子技术是在本世纪六十年代随着集成电路（IC）而诞生的一门新的电子技术，尤其是在一些大规模的集成电路发展当中表现的尤为突出，其中微电子技术包含了器件物理设计、系统电路设计、材料制备、工艺技术等一系列专门的技术，简单来讲微电子技术就是指微电子学中的各项工艺技术的总和，是1947年在晶体管的基础上慢慢发展起来的。

（二）微电子的影响。当今社会科学技术的发展速度是日益飞涨，在这强大的发展阵势当中影响最大、其最具有代表性的就是微电子技术的发展。微电子技术作为目前电子信息发展的基础核心，其对生活、通讯技术、网络技术以及计算机技术等等产业的发展都具有直接性的影响。

1.微电子对我国未来发展的主要影响。微电子技术的不断开发利用引起了世界电子行业的新革命，在微电子的技术的指导之下，使得我国的电子行业的发展变得突飞猛进，从而最大限度的满足了市场人民的生活需要。

2.微电子技术对人类生活的影响。微电子技术开发使得信息的放大、获取、储存、传输、处理等等变得方面，外加微电子器件的大量发展使得我们MEMS系统以及器件都具有体积小、功耗低等等特点方便了人类的日常生活。

二、当前微电子技术发展所面临的限制

微电子技术在电子行业的发展主要表现在集成电路芯片的制造方向。随着微电子技术的不断更新，所制造出的各种高纯度单晶硅片逐渐被投入电子行业，加速了电子行业的发展，在IC芯片的容量方面也提到了很大的改善。但是根据摩尔定律的预言，微电子技术的在电子行业发展方面还是面临着极大的挑战，这要挑战主要可以归纳成以下四个方面。

（一）物理规律限制。微电子技术发展的基础是硅基互补金属氧化物半导体（CMOS），而集成电路性能的提高是通过电源电压以及器件合理缩小来实现的。但是对于集成电路的缩小并不是无极限的缩小，而是受到了电源电压、氧化层厚度以及器件沟道长度的影响。在目前的集成电路当中无法通过物理学来克服这些电子、离子的反物理规律运行，从而很大程度上阻碍了电子技术发展[2]。

（二）材料限制。决定微电子材料性质的参数主要有载流子的迁移率μ、介电常数ε、击穿电场强度Ec、载流子的饱和速度vs、热导系数K等，目前世界上微电子技术所用的主要材料都是硅，而硅的这些性质使得微电子技术在集成电路的高度集成时就容易受到限制，影响微型化的进步发展。

（三）工艺技术限制。微电子工艺技术主要针对的是微电子应用制作，主要包括了微细线条加工以及高质量薄膜的离子注入控制。其工艺的主要挑战就是光刻设备的利用。虽然按照摩尔定律的发展光刻设备已经从1微米推进到了0.05微米，但是如果还想进一步的微化光刻设备基本是不可能。

（四）半导体的限制。半导体是在常温的状态下介于导体和绝缘体之间的材料，其也是电业行业采用的一种工艺材料，其中微电子技术在半导体材料中由于受到材料性质的各参数影响，致使了微电子技术面临着沟道杂质涨落的限制、半导体模拟与模型的限制以及强电场影响和氧化层等方面的限制，使得微电子技术在设计仿真的工艺当中，面临着各方面的限制。

三、微电子技术的发展前景

根绝微电子技术在电子行业发展中所遇到的限制问题，研究人员必须通过新的方法寻找到新的解决途径，并且通过在基本的物理规律上综合其他学科创新出新的产品，以帮助微电子技术的发展，从而进一步维持摩尔定律。

（一）碳纳米管。为了克服越发困难的硅工艺技术，研究人员开始才材料着手，寻找到一种能够代替硅的材料，来集成电路当中线宽缩小的问题。经过多年的研究碳纳米管制成的晶体管在2001年终于出现了，其大量的应用到了电子生产行业当中。纳米材料打破了硅性质参数的限制，提高了电路当中的信号强度，推动了微电子技术的发展。

（二）塑料半导体技术。塑料半导体是微电子技术与化学有机的结合，它和硅半导体晶体管不一样，塑料半导体是用塑料制作成晶体管，这种晶体管可以采用精密的喷墨技术以及印刷技术，在很短的时间内就可以完成一个作品的制作。

四、微电子技术在电子行业发展的重点

随着市场经济的调控以及电子产品消费的需求使得目前电子业的发展逐渐从传统的生产模式转向了高速率、大容量、低消耗、移动化、多元化等多功能的生产模式，从而也导致了电子行业所需的电路要求也越来越高，传统的IC设计已经无法再满足电子产品的生产需要。正是因为在这种市场需求的推动之下，IC设计工艺水平也逐渐得到了提升。微电子技术的开发只有把握住了整个行业生产发展的重点，制作出的各式产品也越来越多，才可提升了整个行业的发展速率。

五、结束语

微电子技术一门渗透性很强的技术，通过近几年的发展不仅和电子学、化学、物理、生物、计算机等学科有机的结合成了一体，给人类的发展生活提供了良好的物质基础，而对于电子行业来讲，应该时刻把握住集成电路高速率、大容量、高密度等多功能的发展方向，利用微电子技术的不断进行创新[3]。

参考文献：

[1]晏博武；张兆春.微电子技术发展和展望[A].舰船电子工程.2009，（5）：7―9

[2]宋长发.微电子技术发展面临的限制及发展前景[A].沿海企业与科技.2009，（12）：75―76

半导体工艺与技术篇6

关键词 半导体分立器件；工艺制造；影响与措施；可靠性；控制

中图分类号 TN3

文献标识码 A

文章编号 1674-6708（2016） 154-0041-01

在我国，半导体分离器使用最多、最广泛的是Si和GaAs这两种器件，但在现实使用中，这两种半导体分离器会时常出现器件分离失灵的现象。造成这种现象的原因有很多，但主要原因是半导体分离器的质量不过关，影响半导体分离器质量的因素主要有生产材料、生产工艺和生产环境等，本文详细介绍了这些因素对生产半导体分离器质量的影响机理及应对措施。

1 工艺制造过程中的缺陷对器件与材料的可靠性与质量影响

在半导体分离器生产过程中，每一个工艺控制点都有可能是造成器件缺陷，尤其在材料的切割和加工过程中，包括抛光、单晶排列、光刻及扩散等工艺中很容易出现生产上的器件缺陷，除此之外，有些隐形缺陷可能会在后期使用过程中，受到电磁场、温湿度和受力冲击不均匀等因素的影响，加速老化导致分立器件失灵。以扩散工艺举例分析，在型号为P的Si矩阵中进行磷扩散工艺操作，在扩散过程中，虽然磷的立体结构与硅的立体结构同为四面体构型，但不同之处是磷的四面体结构半径要稍小于硅，这就导致了在磷的扩散过程中，排挤、压缩影响到硅的点阵排列，造成硅点阵排列错配。出现这种点阵错配之后，还会造成一系列后续影响，例如点阵排列不紧密会引入其他杂质分子的扩散并进入点阵，进一步加剧点阵的排列错配，严重时引发基区陷落效应，使半导体分离器的击穿电压大幅度减小；点阵错配造成内部产生应力，在后期使用中，受温度和电流变化影响，老化速度加剧，影响半导体器件的使用寿命。

2 关键工艺对半导体器件工艺的可靠性影响

半导体的分离器的关键生产工艺同样是考察器件制造工艺是否可靠的一项重要指标，关键生产工艺主要包括：光刻工艺、材料金属化工艺、物理干法腐蚀工艺和引线键合工艺。

2.1 光刻工艺对器件工艺的可靠性影响

光刻工艺属于一项笼统的概括说法，可细分为五项工序：曝光、涂胶、坚膜、显影和腐蚀。在光刻过程中容易出现的器件缺陷一般都是在材料的金属化层面及金属氧化层面，在这两个层面出现的缺陷一般表现为毛刺、凸起（小岛）、凹陷（针孔）和钻蚀等，这些缺陷的产生会对半导体分离器件的后期使用造成不良影响，对半导体器件工艺的可靠性造成负面影响。

2.2 材料金属化工艺对器件工艺的可靠性影响

在对生产材料进行金属化加工时，一般使用NaOH模具尖端作为加工工具，因此在拉丝模具中很容易造成Na+污染情况的发生，一旦出现Na+污染，那么在采用钨丝加热真空蒸发性金属时，就一定会出现半导体器件氧化层Na+污染的情况，当Na+污染的浓度达到5×1011～21013/cm2时，会严重影响到半导体器件的稳定性，表现为电压漂移及漏电等，对半导体分立器的使用造成不良影响。

2.3 物理干法腐蚀工艺对器件工艺的可靠性影响

物理干法腐蚀是一种非选择性的定向刻蚀，在等离子体碰撞过冲，完成对半导体材料的精细加工，这种物理干法腐蚀包括两种常用方法：反应离子刻蚀法和化学物理干法腐蚀。反应离子刻蚀对器件工艺可靠性影响主要表现在加剧分立器的反向漏电；化学物理干法腐蚀对不同的材料表现为不同的影响情况，存在较大差别。采用物理干法腐蚀处理半导体材料的机理是使用离子轰击材料，这种处理方法会改变绝缘材料的绝缘性能，对被腐蚀的半导体材料同样造成损伤影响，如果等离子体中混有高能光子，这种影响将会被扩大加重。因此，控制物理干法腐蚀对材料的不良影响，重点在于控制等离子体的能量流，在科研工作人员的长期研究中发现了两种应对措施：1）对于因稼元素扩散导致的接触失效问题，有一种很好的应对措施就是在半导体金属化层中增添一种可以阻止稼元素扩散的金属层，起到保护半导体金属化层的作用；2）对于因界面反应引起栅下沉、基区塌陷，进而导致半导体分立器失效问题，可以采用Ti、Pt、Au代替Al，Ti、W、Au代替Au，并加强对半导体金属化层的厚度的控制。

2.4 引线键合工艺对器件工艺的可靠性影响

常用的引线键合工艺有3种：超声键合、热压键合以及超声热压键合。引线键合工艺的质量高低主要参考引线粗细、引线长度、引线数量与键合位置等标准，在引线键合工艺中，不管采用哪种工艺，都会对半导体分立器的可靠性产生一定程度的不良影响，在采用超声键合工艺时容易对管芯造成损伤，因此要严格控制超声波的输出功率及振动频率，采用超声热压键合时还应注意控制芯片的键合温度，该工艺对键合时间的控制要求较高。

3 半导体分立器件制造过程中的质量控制

3.1 工艺环境控制

3.1.1 洁净室空气净化控制

在半导体分立器生产过程中，对工作环境的要求和控制很重要，分立器件的光刻宽度越窄、有源区面积越大，对洁净室净化的要求就越高，通过调查研究和统计总结，得出洁净室等级与半导体分立器件的芯片合格率的对应关系如下：万级洁净室的合格率为68%，千级洁净室的合格率为75%，百级洁净室的合格率为98%，由此可见，洁净室的净化等级越高，半导体器件合格率越高，因此，应严格控制洁净室的空气净化级别。

3.1.2 化学试剂的质最控制

在加工半导体分立器件过程中，化学试剂的纯度对器件工艺可靠性的影响很大，因此需要严格控制化学试剂的纯度和杂质含量，主要方法有：1）采用干法加工工艺，减少化学试剂的使用；2）注重化学试剂的储存条件，防止在储存过程中混入其他杂质；3）采用颗粒在线检测技术，严格控制亚微米、深亚微米工艺加工中的颗粒含量，提高半导体分立器件的质量水平。

3.1.3 超纯气体的质量控制

在实际的电子器件生产过程中，超纯气体的环境是很有必要的，我们最常用的超纯气体主要有：氮气、氢气和氧气等。这些气体的纯度对生产半导体分立器件的质量和可靠度都有着很大的影响。一般在氧化、外延、CVD、扩散、刻蚀、封装等加工工艺中的气体纯度要求达到99. 99995%以上。

3.2 防静电措施

在半导体生产制造过程中静电释放是损伤分立器件的重要原因之一，通过静电释放造成的器件轻微损伤，没有明显的外观表征，因此在老化筛选中很难检查排除，但这种隐形的器件损伤会在日后的使用中，受电流刺激和温度变化等影响，会使隐形损伤进一步扩大，缩短了分立器件的使用寿命。为减小生产过程中的静电影响，可以采取防静电措施：1）穿戴防静电或导电的工作服和鞋；2）使用防静电手环；3）操作台要陪有防静电桌垫；4）在开始工作前，员工要做静电释放，确认自身与大地的零电势差；5）对操作工具也应进行静电测试或静电释放，确保工具不携带静电。

4 结论

半导体工艺与技术篇7

摘要：

评估了使用深反应离子刻蚀工艺来进行晶圆的切割，用于替代传统的刀片机械切割方式。结果表明，使用深反应离子刻蚀工艺，晶圆划片道内的硅通过等离子化学反应生成气态副产物被去除，从而避免了芯片侧面的机械损伤。切割后整个晶圆没有出现颗粒沾污，芯片边缘没有崩角以及开裂等损伤。该工艺还可以适用于更窄的划片道切割要求。

关键词：

深反应离子刻蚀；刀片机械切割；崩角；开裂

1引言

半导体行业一直使用刀片机械切割晶圆的方式，将芯片分离成单独的颗粒，这是目前业界的主流工艺。刀片切割过程中会产生碎屑，芯片侧壁受机械损伤会出现崩角以及开裂，影响到芯片的有效区域，造成电性能失效。硅的裂纹会出现延伸或传播，影响芯片的可靠性以及使用寿命。伴随着半导体工业的发展，晶圆划片道宽度越来越窄。通常划片道宽度在60μm以下时，刀片机械切割将出现工艺瓶颈，主要受限于刀片本身宽度。腐蚀技术分为干法腐蚀和湿法腐蚀。腐蚀具有各向同性腐蚀与各向异性腐蚀之分，还有选择性腐蚀与非选择性腐蚀之分。湿法腐蚀工艺技术是化合物半导体器件制作中一种重要的工艺技术；它是在具有高选择比掩蔽膜的保护下对介质膜或半导体材料进行腐蚀而得到所需图案的一种技术。湿法腐蚀是一种化学腐蚀方法，主要针对InP、GaAs基化合物半导体材料及SiO2的腐蚀。从图1可以看出，湿法腐蚀各向同性，其腐蚀偏差较大，腐蚀图形不可控，无法满足半导体芯片切割的要求。在湿法腐蚀中,抗蚀剂与衬底交界面有腐蚀剂渗入的问题。为了抑制腐蚀液的渗入，显影后需要烙烘进行坚膜，由此常常引起抗蚀剂图形的变形，不利于微细加工[1]。干法刻蚀是在真空状态下通入一定量的反应气体，在射频电场作用下辉光放电，形成等离子体。等离子体中含有离子、电子及游离基等，可与被刻蚀晶圆表面的原子发生化学反应，形成挥发性物质，达到刻蚀样品表层的目的。同时，高能离子在一定的工作压力下，射向样品表面，进行物理轰击和刻蚀，使得反应离子刻蚀具有很好的各向异性，从而得到所需要的器件外形结构[2]。从图2可以看出，干法刻蚀由于各向异性，腐蚀偏差小，腐蚀图形可控，精度高,公害少,工艺清洁度高，对环境污染小。因此，在半导体制造中，干法刻蚀越来越成为用来去除表面材料的主要刻蚀方法。干法刻蚀的各向异性可以实现细微图形的加工，满足越来越小的尺寸要求，已取代湿法刻蚀成为最主要的刻蚀方式[3]。目前干法刻蚀技术有离子刻蚀、等离子刻蚀、反应离子刻蚀、深度反应离子刻蚀几种类型，这几种刻蚀方法适用于不同的被刻蚀材料。其中，深反应离子刻蚀主要应用在去除硅的场合，在刻蚀SiO2时，DRIE的刻蚀速度更快。其刻蚀剖面各向异性，即刻蚀只在垂直于晶圆表面的方向进行，只有很少的横向刻蚀，可以获得90°±1°垂直度的侧壁，用于创建深沟或高纵深比结构。其刻蚀的各向异性可以实现细小图形的转换，满足较小尺寸的要求。深反应离子刻蚀因其具有较高的刻蚀速率、良好的方向性和选择性而在各种各样的硅基微系统制造中得到大量的应用，不但广泛地应用在微电子领域，而且是集成光学器件及微光机电器件加工的重要手段[4，7]。

2深度反应离子刻蚀的基本原理

深度反应离子刻蚀也叫高密度等离子刻蚀或感应耦合等离子刻蚀，是一种采用化学反应和物理离子轰击去除晶圆表面材料的技术[5]。它将等离子的产生和自偏压的产生分别用两个独立的射频电源进行，有效避免了反应离子刻蚀中射频功率和等离子密度之间的矛盾。为实现刻蚀基进入高深宽比图形并使刻蚀生产物从高深宽比图形中出来，必须降低刻蚀系统的工作压力，以增加气体分子和离子的平均自由程。为避免因此导致的离子浓度变低而影响刻蚀速率，使用电感耦合等离子体产生高密度等离子[6]。图3是电感耦合等离子刻蚀设备工艺腔简图。上电极由一个13.56MHz的射频电源通过匹配器接入线圈用于电离气体产生高密度等离子体，下电极由一个400kHz/13.56MHz的射频电源通过匹配器接入静电吸盘，在腔内产生自偏压。深度反应离子刻蚀采用刻蚀和钝化交替进行的博世工艺以实现对侧壁的保护，形成近90°的垂直侧壁[7~8]。原理如下。通入C4F8气体电离，并发生聚合反应在沟槽侧壁以及底部沉积形成钝化层，由于自由基是中性，不受暗区电场的加速，没有方向性，所以沉积的Polymer在沟槽底部以及侧壁都是均匀的。参见图4。通入SF6气体电离，产生SxFy离子和F的活性自由基，SxFy离子在暗区电场作用下加速轰击沟槽底部与侧壁的钝化层，于是钝化层被刻蚀。参见图5。由于暗区电场的加速作用，离子在垂直方向比在水平方向的轰击占优，沟槽底部钝化层比侧壁钝化层先一步被刻蚀清除，这时F的活性自由基与沟槽底部露出的硅反应产生SiF4气体被泵抽走(如图7)，实现对沟槽底部的刻蚀，直至侧壁钝化层也被刻蚀完毕再开始新的循环。从图6看出，由于暗区电场的作用，沟槽侧壁是最后被刻蚀完成的，故对侧壁起到了很好的保护作用，因此，纵向刻蚀距离大于横向刻蚀距离。相关化学反应的方程式如下：（1）各向同性Polymer沉积C4F8CFn（2）各向异性硅刻蚀+各向异性轰击SF6+eSF5++F(游离基)+2eF+SiSiF4(g)对于晶圆的切割来说，各向异性刻蚀的刻蚀速率快，能形成高纵深比的结构和精确的三维结构，没有负效应，能通过合理改变工艺参数满足特定应用的显微结构要求，使得深度反应离子刻蚀成为一个商业上可行的技术[9]。

3试验准备

晶圆在使用深度反应离子刻蚀工艺进行划片的工艺流程见图8~13。硅刻蚀使用深反应离子刻蚀工艺将硅刻穿，完成芯片的切割。把晶圆背面贴上划片膜，释放玻璃片，从而便于后续的编带，见图13。刻蚀后的晶圆如图14所示。干法刻蚀设备为SPPMUC21刻蚀机。该设备为ICP高密度等离子刻蚀机，刻蚀深度片内/片间均匀性误差≤5%，刻蚀角度90±1°。

4样品检验

4.1测量设备

测量设备为奥林巴斯光学显微镜和日立扫描电镜。

4.2检验结果

（1）等离子刻蚀后晶圆表面没有任何碎屑、沾污开裂等问题，见图15。

（2）等离子刻蚀后晶圆划片道内没有任何残留以及沾污，刻蚀前光刻开口22±1μm，刻蚀后划片道开口满足22±3μm。见图16。

（3）等离子刻蚀后取芯片做SEM，观察芯片侧壁，没有崩角或者开裂。见图17。

（4）样品良品率大于98%。

5结论

通过大量实验，确定深反应离子刻蚀能用于硅片的切割；切割效果可以满足规范要求。通过优化工艺流程、刻蚀速率和划片槽开口大小，可以获得理想的切割剖面，以确保深度反应离子切割是可以接受的。

参考文献：

[1]孙静，康琳，等.反应离子刻蚀与离子刻蚀方法的研究与比较[J].低温物理学报，2006，28（3）.

[2]苟君，吴志明，太惠玲，袁凯.氮化硅的反应离子刻蚀研究[J].电子器件，2009，32（5）.

[3]苟君，吴志明，太惠玲，袁凯.氮化硅的反应离子刻蚀研究[J].电子器件，2009，32（5）.

[4]葛益娴，王鸣，戎华.硅的反应离子刻蚀王艺参数研究[J].南京师范大学学报(工程技术版)，2006，6（3）.

[5]苟君，吴志明，太惠玲，袁凯.氮化硅的反应离子刻蚀研究[J].电子器件，2009，32（5）.

[6]半导体制造技术[M].乔大勇，谢建兵，马志波.微机电系统制程（西北工业大学）第八讲：干法刻蚀.

半导体工艺与技术篇8

半导体电子学问题复杂性的持续增加，以及类似微波电子学、光电子学这样的新方向发展说明了目前使用的掺杂工艺没有足够的潜力，而且寻求与开发新的方法是不可避免的。其中一种最有希望的技术是辐射掺杂，即在各种类型辐射的作用下，对半导体的性质有目的地定向改进。中性的粒子，例如中子和γ量子，它们在对半导体晶片和锭料的均匀掺杂中被广泛应用。利用辐射掺杂，非均匀掺杂剖面只能通过应用辐射来获得，它能确保半导体的性质在预定深度上的有效改进。从这一观点出发，最佳的方法是使用短距离的带电粒子，例如加速离子。因为在中止过程中它们能量损失的特殊情况，近年来为了这个目的使用最轻的离子，即质子受到了特殊的关注。过去的几十年中，许多重要工艺方法取得了长足的进步，而这些工艺方法都是在半导体与带电粒子的辐射掺杂过程中发生的。这一切拓展了有关辐射缺陷的产生，它们的性质以及它们与半导体中杂质交互作用的信息，并逐步形成了利用质子束辐射的新方法。现在，有关有选择半导体微观嬗变掺杂和半导体器件中辐射感生缺陷的述评论文在科学出版物中大量地出现。然而至今为止，在全世界相关的文献中还没有有关半导体技术中辐射缺陷工程的述评论文。在这本论文中，作者考察了质子与单晶半导体相互作用的基本原理，而且对现有已知材料的各种类型的质子改变作了详细的分析。

本书共有4章。1　离子激励工艺方法；2　借助带电粒子的半导体嬗变掺杂；3　利用辐射缺陷的半导体掺杂；4　隐埋多孔及损伤层的形成。

本书是世界科技出版社出版的《电子学和系统问题精选》丛书第37卷。本书的第一作者在圣彼得堡理工大学任教，第二作者在俄罗斯RAS俄罗斯科学院所属微电子学与高纯度材料研究所任职。本书引用的参考资料超过400种。对半导体电子学和固态辐射物理感兴趣的科学家、技术人员和学生将会从中受益。

胡光华，高级软件工程师

(原中国科学院物理学研究所)Hu Guanghua，Senior Software Engineer

(Former Institute of Physics，