半导体制造技术.doc

1、半导体制造技术-(美)Michael Ciuik Julian Serda 著韩郑生等译 电子工业出版社微电子制造科学原理与工程技术(第二版) (美)StephenA.Camphell 著曾莹等译 电子工业出版社微电子制造： 圆片生成氧化层光 刻： 淀积电阻材料形成电阻材料淀积绝缘层形成绝缘层淀积绝缘层形成绝缘层薄膜淀积： 溅射和蒸发（物理过程）溅射Ar+轰击含有淀积材料的靶蒸发对圆片涂敷在圆片上部生长半导体薄层的过程称之为外延生长。CMOS 工艺流程工艺名称 反应条件 备注硅衬底 SiO2 氧化光刻胶掩膜板 UV 对准与曝光硅片曝过光的光刻胶光刻胶 SiO2 显影离子化的 CF4 气体 RF

2、 源、光刻胶 SiO2 氧化硅刻蚀离子化的氧气 RF 源 SiO2 光刻胶去除栅氧化硅 氧化（栅氧化硅）多晶硅 掺杂气体、硅脘气体 多晶硅淀积多晶硅栅 RF 源、离子化的CU4 气体多晶硅、光刻与刻蚀扫描离子束 离子注入有源区氧化硅板部 氧化硅 氧化硅淀积接触孔 接触刻蚀金属接触 金属淀积与刻蚀氧化工艺：湿法清洗 氧化炉氧化前清洗 化学品 O2、N2、H2、Cl 检查%溶液 流量 膜泵温度 温度 均匀性时间 温度分布曲线 颗粒时间 缺陷清洗液：RCH 、SC-1 、 SC-2 清洗体系以及 Piranha 清洗（硫酸、过氧化氢和水的混合物）干法氧化工艺的工艺菜单步骤 时间（分）温度（0）N2

3、净化气（slm）N2（slm）O2 HCI 备注0 850 8.0 0 0 / 待机状态1 5 850 8.0 0 / 装片2 7.5 升温速度20/min8.0 0 / 升温3 5 1000 8.0 0 / 温度稳定4 30 1000 0 2.5 67 干法氧化5 30 1000 8.0 0 / 退化6 30 除温速度5/min8.0 0 / 降温7 5 850 8.0 0 / 卸片8 850 8.0 0 0 / 待机状态危险性：酸和碱（PH 小于 7 为酸性，大于 7 为碱性）有毒性：磷化氢和砷化氢易燃性：酒精和丙铜自然性：硅烷（在空气 55（130 F）温度不能够自燃的物质）HF 侵蚀玻

4、璃，只能用塑料容器存放和使用。不相溶的化学物质化学物质 不能与之混合的物质丙酮 溴、氯、硝酸和硫酸氟化锰 酸溶液三氧化锑 金属和还原剂砷化三氢 氧化化合物三氯化硼 湿气或水易燃液体 硝酸铵、铬酸、过氧化氢、硝酸、过氧化物、卤素氢氟酸 氟溶液过氧化氢 铜、铬、铁、大部分金属或它们的盐、酒精、丙醇带胺、有机材料、硝基甲烷、易燃液体和可燃材料硫酸 乙酸、苯胺、铬酸、氰氢酸、硫化氨、易燃气体（液体）氧 诸如丙酮、乙炔、油脂、氢油、磷等易燃气体、液体、固体硫酸 氯化钾、高氯酸钾、高锰酸钾及像钠和锂一样的轻金属化合物集成电路制造工艺：N（P）型 SiO2 光刻 B LPVCD（SiO2） 光刻（引线孔）

5、蒸发 光刻集成电路芯片生产，工艺复杂，工艺步骤高达 300 余步，同时使用多种化学试剂和特种气体。但总体来说生产工艺流程是使用硅抛光/外延大园片，在其清洗干净的表面上，通过氧化或 CVD 的方法形成阻挡或隔离层薄膜，由光刻技术形成掺杂孔或接触孔，然后采用离子注入或扩散的方法掺杂形成器件 PN 结，最后由溅射镀膜或 CVD 成膜的方法形成互联引线。主要生产工序包括：清洗氧化、扩散CVD 沉积光刻去胶干法刻蚀CMP 抛光 湿法腐蚀离子注入 溅射检测入库。生产所需主要原材料包括硅片、光掩模、石英制品、大宗气体、烷类特种气体 、化学试剂、光刻胶、显影剂等几大类，生产产生的污染物包括酸碱废水、含 F-废

6、水、CMP 废水、酸碱性废气、有机废气、废液等。大宗气体包括氮气 、氧气、氢气、氩气、氦气等。 纯水装设容量（m 3/h） 80电阻率(MCM 、25) 18.1TOC(ppb) 2细菌(个/100ml) 1Si (ppb) 0.5Na、K、Ca、Ni、Fe、Zn、Cu 、Al 0.01Cl(ppb) 0.05SO4、NO 3 (ppm) 0.1PO4 (m) 0.5水温（） 冷：232水压（MPa） 0.30.05（使用点） 冷却循环水装设容量（m 3/h） 340 供水压力（MPa） 0.80 供水温度 （） 16回水温度 （） 21供水水质 电导率 100m/cm, PH 6.87.5

7、高纯氧气（纯化器出口）纯 度（%） 99.9995装设容量（m 3/h） 75CO2 含量 (ppb) 1 CO 含量 (ppb) 1 H2O 含量(ppb) 1 N2 (100ppb) 1THC(100ppb) 1微粒(pcs/l)0.1m 1使用压力（Mpa） 0.5 高纯氢气（纯化器出口）纯 度（%） 99.9999装设容量（m 3/h） 14含 O2 量(ppb) 1 CO2 含量 (ppb) 1 CO 含量 (ppb) 1 H2O 含量(ppb) 1 THC(100ppb) 1N2 (ppb) 1微粒(pcs/l)0.1m 1使用压力（Mpa） 0.5 高纯氮气纯 度（%） 99.9

8、999装设容量（m3/h） 400含 O2 量(ppb) 1 CO2 含量 (ppb) 1 CO 含量 (ppb) 1 H2O 含量(ppb) 1 THC(100ppb) 1H2 (ppb) 1微粒(pcs/l)0.1m 1使用压力（Mpa） 0.6 普通氮气纯 度（%） 99.999装设容量（含高纯氮） （m 3/h） 1275含 O2 量(ppb) 200 CO2 含量 (ppb) 100 CO 含量 (ppb) 100 H2O 含量(ppb) 100 THC(100ppb) 100H2 (ppb) 100微粒(pcs/l)0.1m 5使用压力（Mpa） 0.7 压缩空气露点（%） -70

9、装设容量（m 3/h） 1260微粒(pcs/l)0.1m 0.35(0.24m)使用压力（Mpa） 0.76.4.1.1 局部排风工艺生产过程中产生的局部废气包括一般排风、酸性废气、碱性废气与有机废气四类。要求一般排风的工艺设备有：离子注入区的快速退火炉、溅射区的溅射台、清洗区的炉管干燥机及工夹具干燥机、光刻区的光刻机、氧化扩散区的氧化炉及扩散炉等。设备在生产过程中散发的高温及一般废气，采用接管方式，由排风机直接排至室外。排风机共 4 台（3 用 1 备） ，设置在屋面上。排风机编号为FAB1-R-GEX-EF-0104。产生酸性废气的工艺设备有：离子注入区的注入机、清洗区的清洗机及腐蚀机、

10、等离子去胶区的腐蚀机、光刻区的光刻机、CVD 区的 LPCVD 及 CVD 炉、氧化扩散区的退火炉及合金炉、干法刻蚀区的刻蚀机等。通过接管将废气经由洗涤塔水洗处理达标后排至大气。卧式横流式洗涤塔 2 套、排风机共 3 台（2用 1 备） ，均设置在屋面上。每套洗涤塔包括洗涤器、风机、循环水泵、风管出入口的风阀、监测仪器和及相关控制仪表等。排风机编号为 FAB1-R-SEX-EF-0103。产生碱性废气的工艺设备有：清洗区的清洗机及腐蚀机等。通过接管将废气经由洗涤塔水洗处理达标后排至大气。卧式横流式洗涤塔 1 套、排风机共 2 台（1 用 1 备） ，均设置在屋面上。洗涤塔配置同酸性废气洗涤塔。

11、排风机编号为 FAB1-R-AEX-EF-01、02。产生有机废气的工艺设备有：离子注入区的注入机、等离子去胶区的去胶机、光刻区的涂胶机等。通过接管将废气经由有机废气吸附装置处理达标后排至大气。吸附装置 2 套、排风机共3 台（2 用 1 备） ，均设置在屋面上。排风机编号为 FAB1-R-VEX-EF-0103。上述每个系统由厂房设施管理系统（FMCS）集中控制，每台风机均配置一组压差传感器以测定风机前后压力变化。每一排气系统风管上设置静压传感器，测定系统实际压力，同时以变频器控制风机转速调整风量，确保排风系统稳定。各建筑局部排风量见附表 6-1。6.4.1.2 全室通风真空站、变电站等房间

12、内设备运行过程中散发热量，设置机械排风系统进行全面换气。洁具间、卫生间等设置全室机械通风系统排除异味。溶剂输送系统、有机废液收集、易燃易爆气体间、化学液体供应系统、惰性及腐蚀性气体间、酸碱废液收集间等的空调风不回用，根据气体性质排至对应的工艺排风系统处理后排放。其中，溶剂输送系统及有机废液收集房间的送风及工艺排风支管上设置气动阀，发生火灾时关闭相应房间的气动阀，CO2 灭火后开启房间内的 CO2 排风气动阀，启动 CO2 排风机，直至CO2 浓度低于允许浓度，关闭排风机及其气动阀，重新开启送风及工艺排风管上的气动阀。易燃易爆气体间送风支管上设气动阀，事故时关闭，并加大房间的排风量。氢气间设置事故排风系统，换气次数不低于 12 次/小时，风机采用防爆型，与气体浓度报警连锁，并在室内外均设置开关，其电源为应急电源。有机化学品存放间为存放易燃易爆化学品用，设置全室通风系统，兼事故排风，换气次数不低于 12 次/小时，风机采用防爆型，与气体浓度报警连锁，并在室内外均设置开关，其电源为应急电源。酸碱存放间设置全室排风系统，通风换气。