除了光刻半导体工艺中还有哪些图形化技术?

除了光刻半导体工艺中还有哪些图形化技术?,第1张

1. 用电子束(E-beam Lithography),好处是精度极高,目前实验室级别的E-beam最小可以写到1纳米,不需要Mask。但是因为精度高,所以写片子的时候速度会很慢。。

2. Micro-printing(类似于刻字印刷那种样子~),不是太了解,实验室不怎么用这个,精度貌似不是很好

3. 激光(Laser Lithography),好处是不需要Mask,直接往Resist上写,因为精度不如e-beam好,所以pattern都比较大,因此速度快。

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我当你说的光刻半导体工艺是传统用紫外灯做的Photo-Lithography了哈~

4. 传统光刻(Photo-lithography),这个其实速度也是很快的,实际的曝光时间只有几秒甚至更少。一般对精度要求不高的片子我们都用这个写。唯一缺点是每一个新的设计都要重新做一个Mask。

(1)

硅的主要来源是石英砂(二氧化硅),硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来,换句话说就是要将硅还原出来,采用的方法是将二氧化硅和碳元素(可以用煤、焦炭和木屑等)一起在电弧炉中加热至2100°C左右,这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为:SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)(吸热)

(2)

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质,称为冶金级硅,其纯度半导体工业要求的相差甚远,因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体,最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为:Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)(放热)

(3)

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中,从而除去氢气,同时析出固态的硅,击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅,换句话说,也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

(4)

进行到目前为止,半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小,因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化,坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中,晶体成长时,以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出:

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒,理论上最大直径可达45厘米,最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法(Czochralski process,也称为柴氏长晶法),此种方法因成本较低而被广泛采用,除此之外,还有V-布里奇曼法(Vertikalern Bridgman process)和浮动区法(floating zone process)都可以用来制造单晶硅。


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