微电子二极管制作

1、西安邮电学院实习报告西安郵電大学生 产 实 习 报 告 书院（系）名称：电子工程学院学生姓名： 专业名称：微电子学班 级：实习时间： 一 实习目的：（一）、清洗：在学习和掌握清洗工艺原理的基础上，通过实验操作对清洗工艺流程有一个深刻的认识，掌握清洗工艺中各个操作步骤，了解芯片产生玷污的原因和解决方法。（二）、热氧化技术：l 了解的基本结构和特性；l 熟悉硅氧化的基本原理、工艺过程以及不同氧化工艺所得到的氧化层特性；l 能够针对不同的氧化层要求，确定其制备工艺和制备条件；l 重点掌握热氧化生长法制备膜的方法。（三）、光刻技术：在学习和掌握光刻工艺原理的基础上，通过实验操作对光刻工艺流程有一个深刻

2、的认识，掌握光刻工艺中各个操作步骤，包括涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀、去胶等工序的目的、方法和原理。了解常见光刻缺陷，如浮胶、毛刺、钻蚀等产生的原因和解决方法。（四）、高温扩散技术： 在学习和掌握扩散原理的基础上，对扩散工艺中常用的扩散方法，包括液态源扩散、箱法扩散、氮化硼扩散、氧化物源扩散和乳胶源扩散有所了解；掌握高温扩散炉的基本原理和设备结构，通过对具有一定代表性的扩散方法进行实际操作，初步掌握扩散炉的基本操作方法和扩散工艺的操作步骤；对扩散结果进行测试与检验，比如薄层电阻测量、结深测量、表面杂质浓度测量、pn结的击穿特性和I-V特性测量、三区两结结构（双极型晶体管）输出特性测试等；

3、了解影响扩散工艺质量和解决方法。二，实习安排：1.介绍整个器件的工艺流程及注意事项。2.硅片表面二氧化硅的去除和硅片的清洗，烘干。3.氧化。采取干-湿-干工艺，在硅片表面生长一层SiO2。4.利用椭圆偏振仪测试氧化薄膜厚度。5. 对硅片进行充分的清洗和烘干。6.进行光刻和刻蚀工艺，涂胶-前烘-曝光-显影-坚膜-腐蚀-去胶。观察刻蚀后的窗口。7.清洗硅片。8.用氧气激活硼源（需6小时），为扩散做准备。9. 用扩散炉对硅片进行预扩散。10. 清洗陪片并测试其方块电阻。11.进行再扩散。12.测试pn结I-V特性。三，实习内容及过程：（一）、准备工作：1、自己先阅读半导体工艺实验指导书，了解相关原理

4、和流程；2、听老师介绍整个器件的工艺流程及注意事项。（二）、实习过程：1、第一天：（1）、二氧化硅的去除及硅片的清洗：将硅片放入BOE液中浸泡2分钟，其中BOE液为：氢氟酸（49%）: 氟化氢（40%）=1:5。然后将硅片用去离子水清洗8-10遍。将硅片放在恒温35摄氏度的3#液中水浴15分钟，其中3#液为：双氧水（30%）：浓硫酸（96%）=1:35。同样，完毕后用去离子水冲洗干净。把所要烘干的硅片放在支架上，放入石英烧杯中，放在电炉上，加热烘干。（2） 、氧化：目的：保护和钝化表面，作为杂质扩散的掩蔽层。方法：采用干湿干氧化的方法制备氧化层。氧化分为干氧和湿氧，干氧的优点为氧化层致密，但氧

5、化时间较长，而湿氧氧化层没有干氧的致密，但氧化时间短。所以，我们采用干氧与湿氧混合的氧化方法。具体过程为：干氧8分钟；湿氧90分钟，其中，湿氧水浴温度为1100°C；最后干氧8分钟。氧化后，对硅片进行充分的清洗和烘干，利用椭圆偏振仪测试氧化薄膜厚度并记录。图2 对硅片进行烘干处理2、第二天：（1）、光刻：1 匀胶工艺（用负胶工艺）掩模版上图形与硅片上相反。2 烘培工艺：加热恒温70度，时间为510分钟。3 曝光工艺 开电源，真空泵调节掩模版3个定位钉右旋固定吸住掩模版放置硅片吸住硅片（按下吸片）定位上顶硅片固定按钮放置到光源中央曝光（大约为18秒） 曝光结束后，打开按钮下调载物台拉开

6、掩模版硅片解吸取片。实验中，需要注意以下事项：匀胶的时候将硅片尽量放在匀胶台中心，并使胶尽量呈圆形分布、并保证适当的量；显影时需将其对准，否则效果不好；腐蚀的时候要注意不要腐蚀太久，防止表面的胶层被腐蚀。4 显影工艺 显影12分钟定影30秒显微镜观看若坚膜合适140度，时间为30分钟。光刻后，观察刻蚀后的窗口来确定刻蚀的程度和效果。图3 匀胶机图4 光刻机3 第三天：硼预淀积 预扩散的步骤： 1 打开氧气，氮气的气阀，调节减压阀为1格，并开上氮气； 2 炉子预热为787度左右（达到7档），恒温30分钟； 3 关闭氮气，打开氧气，开始进样，拉出石英舟（一定要慢，推20公分，停1分钟，大约为3次）

7、将片子小心地放在石英舟上，注意：抛光面要朝向炉子内，保证背面气流； 4 把石英舟放到炉口，烘干5分钟，以后要慢推，推10公分，停12分钟，让有机溶剂挥发，推3次后，停30分钟，然后继续推，10cm/次，直到恒温区； 5 调上氧气为0.5升，氮气2升； 6 升温960度（开到9档），恒温30分钟； 7 降温为787度左右（打到7档）； 8 关闭氮气阀门，调节氧气为2升，10min，然后缓慢拉出（拉10公分，停1分钟）。在预淀积的时候，匀硼与匀胶注意事项相同。对硼扩散炉，需要注意温度的控制-为960°C；气压的控制-氮气为1.5C，氧气为1.0C。在将匀完硼的硅片往扩散炉恒温区推进的时候

8、要注意：每推进一段距离后，停一定的时间，让硅片逐渐适应高温环境，以得到特性均匀的硅片，推出时同样。操做完成后，清洗陪片并测试其方块电阻。图5 气压控制阀4 第四天：硼再扩散 1 用3号液清洗 2 放入氧化炉（925左右）的石英舟上，开氮气） 3 慢慢推入，（推20公分，停1分钟）到恒温区 4 关闭氮气，开氧气。然后开始升温，目标温度1100度（放10档）； 5 10min后，关闭干氧气，打开恒温湿氧60min； 6 关湿氧，开干氧15min（调节结深） 7 关干氧，开氮气，降温为920度（调节为8档） 8 慢拉出炉子（拉20公分，停1分钟） 9 取出硅片和陪片 图7 扩散炉5 第五天：（1）、

9、测量： 硅片进行清洗、烘干后，利用仪器测试pn结I-V特性，包括正向导通和反向击穿电压。具体数据如下：表1 预淀积样片数据预淀积样片正向特性反向特性0.5V60v0.5V80v0.5V65v从表1可以看出，正向导通特性、反向击穿特性的均匀性非常好，并且特性曲线非常理想，本次试验比较成功。表2 再扩散样片数据再扩散样片正向特性反向特性30V115v2.5V105v20V105v2.2V12120V115同样，从表2可以看出，正向导通特性、反向击穿特性的均匀性比较好，并且特性曲线也很理想，试验比较成功。图8 四探针测试装置四，实习总结及体会：（一）、实习内容总结：本次实习，让我们从最简单的硅片清洗

10、开始，依次对硅片进行氧化、光刻、硼预淀积、硼再扩散等工艺步骤。其中又具体分为：清洗分为BOE液清洗、3#液清洗、去离子水清洗等；氧化又分为湿氧和干氧；光刻基本步骤为：匀胶、前烘、曝光、显影、定影、坚膜、腐蚀等；扩散又分为预淀积和再扩散。整个实习过程让我们对微电子工艺流程有了一个很真切的了解。（二）、实习体会：1、清洗：掌握了清洗工艺原理，并通过实验操作对清洗工艺流程有了深刻的认识，掌握了清洗工艺中各个操作步骤，了解芯片产生玷污的原因和解决方法。2、氧化：复习了的基本结构和特性；加深了对硅氧化的基本原理、工艺过程以及不同氧化工艺所得到的氧化层特性的理解；掌握了热氧化生长法制备膜的方法。3、光刻：掌握了光刻工艺原理，并通过实验操作对光刻工艺流程有了一个深刻的认识，同时掌握了光刻工艺中各个操作步骤，包括涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀、去胶等工序的目的、方法和原理。 4、扩散：掌握了扩散的基本原理，掌握了高温扩散炉的基本原理和设备结构，通过对扩散方法进行的实际操作，初步掌握扩散炉的基本操作方法和扩散工艺的操作步骤；最后通过对 pn结的击穿特性和I-V特性测量检验扩散结果。（三）、总结：本次实习让我对微电子学中的工艺流程有了一个整体