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:微纳加工技术是先进制造的重要组成部分,是衡量国家高级制造业水平的标志之一。云南新能源半导体器件加工方案
基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。云南新能源半导体器件加工方案传统的IC器件是硅圆片在前工序加工完毕后,送到封装厂进行减薄、划片、引线键合等封装工序。
半导体元器件的制备首先要有较基本的材料——硅晶圆,通过在硅晶圆上制作电路与电子元件(如电晶体、电容体、逻辑闸等),为上述各制程中所需技术较复杂且资金投入较多的过程。由于芯片是高精度的产品,因此对制造环境有很高的要求,其所需制造环境为为一温度、湿度与含尘均需控制的无尘室。此外,一枚芯片所需处理步骤可达数百道,而且使用的加工机台先进且昂贵,动辄数千万一台,虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关;不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗之後,接着进行氧化及沈积,较後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤,以完成晶圆上电路的加工与制作。
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。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。
刻蚀技术是在半导体工艺,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。刻蚀技术不只是半导体器件和集成电路的基本制造工艺,而且还应用于薄膜电路、印刷电路和其他微细图形的加工。刻蚀还可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。普通的刻蚀过程大致如下:先在表面涂敷一层光致抗蚀剂,然后透过掩模对抗蚀剂层进行选择性曝光,由于抗蚀剂层的已曝光部分和未曝光部分在显影液中溶解速度不同,经过显影后在衬底表面留下了抗蚀剂图形,以此为掩模就可对衬底表面进行选择性腐蚀。如果衬底表面存在介质或金属层,则选择腐蚀以后,图形就转移到介质或金属层上。悬浮区熔法加工工艺:先从上、下两轴用夹具精确地垂直固定棒状多晶锭。云南新能源半导体器件加工方案
二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性,在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。云南新能源半导体器件加工方案
湿化学蚀刻普遍应用于制造半导体。在制造中,成膜和化学蚀刻的过程交替重复以产生非常小的铝层。根据蚀刻层横截面的几何形状,由于应力局部作用在蚀刻层上构造的层上,经常出现裂纹。因此,通过蚀刻产生具有所需横截面几何形状的铝层是重要的驱动环节之一。在湿化学蚀刻中,蚀刻剂通常被喷射到旋转的晶片上,并且铝层由于与蚀刻剂的化学反应而被蚀刻。我们提出了一种观察铝层蚀刻截面的方法,并将其应用于静止蚀刻蚀刻的试件截面的观察。观察结果成功地阐明了蚀刻截面几何形状的时间变化,和抗蚀剂宽度对几何形状的影响,并对蚀刻过程进行了数值模拟。验证了蚀刻截面的模拟几何形状与观测结果一致,表明本数值模拟可以有效地预测蚀刻截面的几何形状。云南新能源半导体器件加工方案
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