《净化与硅片清洗》ppt课件

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1、集成电路工艺原理仇志军zjqiu@fudan.edu.cnftp://10.12.241.99(username&password:vlsi)邯郸路校区物理楼435室助教：沈臻魁072052045@fudan.edu.cn杨荣072052028@fudan.edu.cn邯郸路校区计算中心B2041第一讲前言第二讲实验室净化及硅片清洗第三讲光刻原理1第四讲光刻原理2第五讲热氧化原理1第六讲热氧化原理2第七讲扩散原理1第八讲扩散原理2第九讲离子注入原理1第十讲离子注入原理2第十一讲薄膜淀积原理1第十二讲薄膜淀积原理2第十三讲薄膜淀积原理3第十四讲刻蚀原理第十五

2、讲接触和互连第十六讲工艺集成第十七讲前瞻性工艺研究2上节课主要内容CMOS工艺流程：LOCOS隔离P阱、N阱沟道（VT调节）栅氧化及多晶栅边墙及源漏接触、互连光刻、氧化、扩散、离子注入、淀积（LPCVD，PVD）、刻蚀、界面反应硅技术的历史沿革和未来发展趋势：晶体管的诞生集成电路的发明平面工艺的发明CMOS技术的发明摩尔定律（Moore’slaw）VLSI、SoC、SIPConstant-field等比例缩小原则ITRS：技术代/节点3p16块光刻版（2层互连）>100个步骤典型CMOS工艺举例4ModernICfactoriesemployathreet

3、ieredapproachtocontrollingunwantedimpurities（现代ICfabs依赖三道防线来控制沾污）5三道防线:净化环境（cleanroom）硅片清洗（wafercleaning）吸杂（gettering）6Factoryenvironmentiscleanedby:HEPAfiltersandrecirculationfortheair.“Bunnysuits”forworkers.Filtrationofchemicalsandgases.Manufacturingprotocols.HEPA:HighEfficiency

4、ParticulateAir71、空气净化FromIntelMuseum8净化级别：每立方英尺空气中含有尺度大于0.5mm的粒子总数少于X个。0.5um910高效过滤排气除尘超细玻璃纤维构成的多孔过滤膜：过滤大颗粒，静电吸附小颗粒泵循环系统20～22C40～46％RH11由于集成电路內各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到灰尘、金属的污染，很容易造成芯片内电路功能的损坏，形成短路或断路，导致集成电路的失效！在现代的VLSI工厂中，75%的产品率下降都来源于硅芯片上的颗粒污染。例1.一集成电路厂产量＝1000片/周×100芯片/片，芯片价格为$50

5、/芯片，如果产率为50％，则正好保本。若要年赢利$10,000,000，产率增加需要为产率提高3.8%，将带来年利润1千万美元！年产能=年开支为1亿3千万1000×100×52×$50×50%=$130,000,00012Contaminantsmayconsistofparticles,organicfilms(photoresist),heavymetalsoralkaliions.13无关杂质的危害性例2.MOS阈值电压受碱金属离子的影响当tox＝10nm，QM＝6.5×1011cm-2（10ppm)时，DVth＝0.1V例3.MOSDRAM的刷新

6、时间对重金属离子含量Nt的要求＝10－15cm2，vth=107cm/s若要求G＝100ms，则Nt1012cm-3=0.02ppb!!作业114颗粒：所有可以落在硅片表面的都称作颗粒。颗粒来源：空气人体设备化学品超级净化空气风淋吹扫、防护服、面罩、手套等，机器手/人特殊设计及材料定期清洗超纯化学品去离子水15各种可能落在芯片表面的颗粒16粒子附着的机理：静电力，范德华力，化学键等去除的机理有四种：1溶解2氧化分解3对硅片表面轻微的腐蚀去除4粒子和硅片表面的电排斥去除方法：SC-1,megasonic（超声清洗）17>0.2mm>0.5m

7、mNH4OH130-24015-30H2O220-1005-20HF0-10HCl2-71-2H2SO4180-115010-80在ULSI级化学试剂中的颗粒浓度（数目/ml）18金属的玷污来源：化学试剂，离子注入、反应离子刻蚀等工艺量级：1010原子/cm2影响：在界面形成缺陷，影响器件性能，成品率下降增加p-n结的漏电流，减少少数载流子的寿命Fe,Cu,Ni,Cr,W,Ti…Na,K,Li…19不同工艺过程引入的金属污染干法刻蚀离子注入去胶水汽氧化910111213Log(concentration/cm2)FeNiCu20金属杂质沉淀到硅表面的机理通

8、过金属离子和硅表面终端的氢原子之间的电荷交换，和硅结合。（难以去除