外延层淀积是半导体工艺中的关键技术之一,它涉及将单晶或多晶材料沉积在基底上,以形成高性能电子元件所需的均匀层。本文重点讨论了两种主要的外延生长方法:VPE(气相外延生长)用于硅的沉积,以及氧化过程,包括N型和P型半导体的制备。
1. **气相外延生长(VPE)**
- VPE是通过化学气相沉积(CVD)技术,在高温和气态反应条件下,将硅源(如四氯化硅SiCl4)与还原剂(如氢气H2)反应生成纯硅。这个过程常用于在硅衬底上生长一层非常纯净的硅,对于制造高集成度的微电子器件至关重要。
2. **氧化过程**
- 氧化工艺是半导体制造中的关键步骤,如TEPI(Thin Film Epitaxial Process)中的氧化部分,包括多个阶段如Tepi-Xjc、Xmc、TBL-up、tepi-ox等。在这个过程中,硅基底会被氧化形成二氧化硅(SiO2)层,用于形成绝缘层,隔离不同的半导体区域,以实现PN结的形成和控制电子流动。
3. **半导体制造工艺流程**
- 半导体元件制造分为前后两段:前段(FrontEnd)包括晶圆处理制程和晶圆针测制程。晶圆处理制程复杂且昂贵,涉及清洗、氧化、沉积(如硅外延)、光刻、蚀刻和离子植入等步骤,以构建电路和电子元件。晶圆针测制程则用于检测每个晶粒的电气性能,不合格的晶粒会被标记并剔除。
4. **后段(BackEnd)- IC构装制程**
- 这个阶段主要是封装,将已完成电路功能的晶粒与导线连接,并用塑料或陶瓷材料包裹,形成集成电路,提供保护,防止机械损伤和高温损坏。
5. **半导体制造工艺分类**
- 半导体工艺根据其结构和功能分为多种类型,如PMOS(互补金属氧化物半导体)、双极型、MOS(金属-氧化物-半导体)、CMOS(互补金属氧化物半导体集成)、NMOS(单极型金属-氧化物-半导体)、BiMOS(双极与MOS的组合)、饱和型和非饱和型逻辑门电路,如TTL、I2L、ECL/CML等,每种工艺都有其特定的应用和优缺点。
外延层淀积作为半导体工艺的核心技术,不仅影响着器件的性能,还决定了整个生产流程的效率和成本。理解这些工艺及其应用对半导体产业的发展至关重要。