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1、半导体工艺实习报告从 1948 年发明了晶体管， 1960 年集成电路问世， 1962年出现第一代半导体激光器到如今 21 世纪的光电子时代，半导体制造工艺飞速发展着。而作为一名集成电路专业的本科学生， 工艺实习无疑成为了我们的常做之事。在刚刚结束的两次半导体工艺实习课上，通过老师的耐心指导，我受益匪浅。在第一次课程上， 我首先见证了沙子的不甘平庸。 硅是作为集成电路的基础性材料，而沙子则是提取硅最主要的来源。硅主要是由于它有一下几个特点：原料充分；硅晶体表面易于生长稳定的氧化层，这对于保护硅表面器件或电路的结构、性质很重要；重量轻，密度只有 2.33g/cm3；热学特性好，线热膨胀系数小，2
2、.5*10-6/ ， 热导率高， 1.50W/cm ；单晶圆片的缺陷少，直径大，工艺性能好；机械性能良好等。 在掌握了硅的优点之后， 熟悉了单晶硅的生长。 采用熔体生长法制备单晶硅棒： 多晶硅熔体硅单晶硅棒。 单晶硅的生长原理为： 固体状态下原子的排列方式有无规则排列的非晶态，也可以成为规则排列的晶体， 其决定因素有三方面 : 1物质的本质，即原子以哪种方式结合；2熔融液体的粘度，粘度表征流体中发生相对运动的阻力；3熔融液体的冷却速度， 冷却速度快， 到达结晶温度原子来不及重新排列就降到更低温度，最终到室温时难以重组合成晶体，可以将无规则排列固定下来。了解硅之后，又见识到了半导体材料的奇特。半
3、导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）10（U-9）欧姆 /厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体技术的发展有极大的影响。半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流子，使材料的电
4、阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P 型半导体。不同类型半导体间接触（构名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 成 PN 结）或半导体与金属接触时，因电子（或空穴）浓度差而产生扩散，在接触处形成位垒，因而这类接触具有单向导电性。利用PN结的单向导电性，可以制成具有不同功能的半导体器件，如二极管、三极管、晶闸管等。此外，半导体材料的导电性对外界条件（如热
5、、光、电、磁等因素）的变化非常敏感，据此可以制造各种敏感元件，用于信息转换。在了解完材料之后，老师带领着我们揭开了集成电路基本制造工艺的真正面纱。其基本的工艺步骤为：氧化层生长、热扩散、光刻、离子注入、淀积（蒸发）和刻蚀等步骤。（一）氧化氧化是在硅片表面生长一层二氧化硅（2iSO）膜的过程。这层膜的作用是：保护和钝化半导体表面：作为杂质选择扩散的掩蔽层；用于电极引线和其下面硅器件之间的绝缘；用作MOS电容和 MOS器件栅极的介电层等等。（二）扩散半导体工艺中扩散是杂质原子从材料表面向内部的运动。和气体在空气中扩散的情况相似，半导体杂质的扩散是在800-1400 温度范围内进行。从本质上来讲，扩
6、散是微观离子作无规则的热运动的统计结果。这种运动总是由离子浓度较高的地方向着浓度较低的地方进行，而使得离子得分布逐渐趋于均匀；浓度差别越大，扩散也越快。根据扩散时半导体表面杂质浓度变化的情况来区分，扩散有两类， 即无限杂质源扩散（恒定表面源扩散）和有限杂质源扩（有限表面源扩散）。（三）光刻光刻是一种复印图象和化学腐蚀相接合的综合技术。它先采用照相复印的方法，将事先制好的光刻板上的图象精确地、重复地印在涂有感光胶的2iSO 层（或AL 层上），然后利用光刻胶的选择性保护作用对 2iSO 层（或 AL层）进行选择性的化学腐蚀，从而在2iSO 层（或 AL 层）刻出与光刻版相应的图形。（四）薄膜淀积
7、淀积是在硅片上淀积各种材料的薄膜，可以采用真空蒸发镀膜、 溅射或化学汽相淀积(CVD)等方法淀积薄膜。在真空蒸发淀积时，固体蒸发源材料被放在10-5Torr的真空中有电阻丝加热至蒸发台，蒸发分子撞击到较冷的硅片，在硅片表面冷凝形成约1um 厚的固态薄膜。更为先进的电子束蒸发利用高压加速并聚焦的电子束加热蒸发源使之淀积在硅片名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 表面和离子注入、淀积（在硅片上淀积各种材料的薄膜）、刻蚀（去
8、除无保护层的表面材料的过程）。第二次课上， 通过观擦学长与老师的现场操作，我学习到了如何验证三极管的偏差值。并掌握了三极管的使用与PN 节的功率特性曲线等，这对我以后的实验与学习奠定了很好的基础。通过查阅资料和老师讲解， 我还了解到了摩尔定律。摩尔定律是由英特尔（ Intel）创始人之一戈登摩尔（ Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。 换言之， 每一美元所能买到的电脑性能，将每隔 18 个月翻两倍以上。摩尔定律并非数学、物理定律，而是对发展趋势的一种分析预测， 因此，无论是它的文字表述还是定量计
9、算，都应当容许一定的宽裕度。从这个意义上看， 摩尔的预言是准确而难能可贵的，所以才会得到业界人士的公认， 并产生巨大的反响。 这一定律揭示了信息技术进步的速度。尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪， 摩尔定律仍应该被认为是观测或推测，而不是一个物理或自然法。预计定律将持续到至少2015 年或 2020 年。然而， 2010 年国际半导体技术发展路线图的更新增长已经放缓在2013 年年底，之后的时间里晶体管数量密度预计只会每三年翻一番“摩尔定律” 对整个世界意义深远。 在回顾多年来半导体芯片业的进展并展望其未来时，信息技术专家们认为，在以后“摩尔定律”可能还会适用。但随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一定律终将走到尽头。通过这次的工艺实习，我相信同学们和我一样受益颇多， 同时对半导体工艺、微电子器件、 半导体材料与半导体实验等都有了初步的认识，对集成电路工程这个专业也有一个更加广阔的了解。作为工科生的我们， 必须在实验中提升自己的能力与技术，所以我们要珍惜每一次实习的机会，努力学习，虚心请教老师，为以后更好地完成半导体实验和深入研究打下坚实的基础。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -