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半導體工藝與技術范文1
關鍵詞：自動化測試儀表 可靠性 人機對話
中圖分類號：TP21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0000-01
科學技術的飛速發展促使社會意識形態發生轉變，使得人們對生活的追求更加富有人文主義特色，社會各領域對環境的要求更加嚴格，對產品的現代化程度要求更高，其中節能減排戰略促使新型能源產業風靡全球，帶動了全球半導體技術的進一步發展，比如太陽能行業逐漸成為新時期的朝陽產業，該行業中對儀器儀表提出了新的要求。作為現代化儀器儀表的制造商，間接地為現代化科技的發展創造了基礎科研平臺，通過提供先進的儀表，可以提高用戶的生產效率，提升產品質量，監控排放，為低碳經濟做出更大的貢獻。
1 半導體行業對自動化儀器儀表需求分析
1.1 自動化儀器儀表現狀
全球科技創新的日新月異帶動了我國制造業的飛速發展，進入新世紀以來，我國半導體行業對自動化儀表的需求明顯加強，無論從技術特點還是市場數量上都呈現遞增趨勢，從技術含量上分析，我國科研、量產中所使用的自動化儀表已經處于世界領先水平。
上世紀初，國內儀器儀表穩步發展，主要源于工業半導體行業的需求增加，從技術層面上拉動了整個行業技術水平的提升，尤其在新產品開發上取得了顯著成效，比如說擁有自主知識產權的電磁流量計、智能化電動機執行系統等。
1.2 半導體行業對自動化儀器儀表的需求分析
目前，我國半導體行業使用較多的儀器儀表主要是小型檢測單元，比如在集成電路、液晶顯示、半導體薄膜、太陽能電池制備等領域的使用較為頻繁。自動化儀器儀表的使用往往依賴于半導體設備的發展程度，現階段該行業中使用較多的是各種薄膜沉積系統、成分檢測系統等，涵蓋面較廣的是PECVD（plasma enhanced chemical vapor deposition）、HWCVD（Hot wire chemical vapor deposition）、MOCVD（metal organic chemical vapor deposition）系統以及相關檢測設備等。半導體設備中對壓力計、傳感器、流量計、溫度計等元器件的使用較多，尤其在半導體行業制備薄膜材料的工藝中對以上元器件的要求相對較高。
（1）壓力表
由于半導體技術具有相對較高的精密性，在半導體薄膜的制備工藝中，要求對工藝參數精確控制，反應腔室內部工藝氣體的壓力大小，成為該行業工藝技術中的核心參數。對工藝氣體壓力的檢測通常采用壓力計以及相關的各種真空檢測設備。半導體設備的正常運行必須以廠務設施作為保證，包括水、電、氣等條件，其中“水”主要用于設備冷卻或者恒溫加熱，因此需要采用壓力表對水壓、CDA（condensed air）等進行嚴格控制方可保證工藝正常運行。
（2）流量計
流量計一般應用在化學沉積系統中，對氣體流量起到監測、控制作用。對于半導體工藝來說，產品制備工藝參數是決定器件性能的關鍵因素，其中化學氣相沉積系統中反應氣體的流量對最終產品質量起到直接的決定性作用，對氣體流量的控制不僅要體現動態時效性，更重要的是要在量的控制上具備較高的精確度，目前國內制備MFC的技術已相對成熟，為我國半導體行業的發展奠定了基礎。
（3）傳感器
傳感器在現代工業時代的使用極為廣泛，半導體設備中對傳感器的使用大多體現在設備機械傳動部分。在半導體產品制造中，要實現設備的流水線運行，離不開高可靠型的傳感器元件，通過傳感器協調不同工序、設備不同部位的聯動，進而保證整個工藝的流水線運行。
（4）溫度計
隨著科學技術的發展和現代工業技術的進步，測溫技術也不斷地改進和提高，其中金屬溫度計是利用兩種不同金屬在溫度改變時膨脹程度不同的原理工作的，在半導體緊密制造中通常用來檢測液體、氣體的溫度，測試溫度偏中低水平，適合工藝流程中在線、動態、實時監測。
半導體工藝中對金屬溫度及的使用大多是用來檢測特殊反應氣體的溫度，由于普通加熱器很難通過熱電偶檢測襯底溫度，通常在反應腔室特殊部門安裝金屬溫度計監測生長基元的溫度，從測量精度和實際可操作性上提高了半導體工藝的可行性。
2 自動化儀器儀表在半導體行業的發展趨勢
自動化測試儀表技術未來發展趨勢主要體現在高智能化、高可靠性、高精密度、優良的響應性能等方面，半導體行業儀器儀表技術主要針對具體應用特性而體現出以下幾個發展方向：
2.1 人機對話智能化發展
人機對話技術是自動化儀器儀表發展的核心方向，也是未來信息化社會的主流技術，半導體行業對儀器儀表的使用目的是為了便于更好的控制工藝流程，提高對設備的可控性，如果自動化測試儀表具有強大的人機對話特性，能夠快速、準確的體現設備運行狀態，在半導體制造工業中無疑起到了舉足輕重的作用。自動化儀表的人機對話性能是通過設備控制端和儀器之間的對話界面實現，通過人類可以識別的界面端口，讀取儀表對設備狀態的檢測數據，從而對工藝過程起到指導作用。
2.2 集成技術的標準化發展
自動化儀表的應用直接依賴于其能否與其他設備形成對話流暢的有機整體，隨著人類科學技術的不斷進步，半導體行業對自動化儀表的使用需求逐漸增多，不同設備具有不同的邏輯控制系統，如何將自動化測試儀表的接口、通信、軟件控制單元和半導體設備邏輯控制語言相融合成為該行業技術發展的瓶頸，如果實現測試儀表在不同半導體設備上的集成標準化，將大幅度提升自動化測試技術的進步。
2.3 可靠性技術的提高
自動化儀表在工業生產中起到“中樞神經”的作用，對其可靠性不容忽視，尤其對于大型復雜的工業系統中，自動化儀器的可靠性關系到整個企業、乃至行業的發展命脈。對于半導體企業檢測與過程控制儀表，大部分安裝在工藝管道、工序過渡段，甚至多數環境存在有毒、易燃、易爆等特種氣體，這些特殊環境對自動化儀表的維護增加了很多困難。因此，在使用特種氣體的半導體行業中對自動化檢測儀表的可靠性具有較高的要求，盡可能降低其維修頻率，為工業安全生產提供必要保證。
3 結語
當今世界已經進入信息時代，自動化技術成為推動科學技術和國民經濟高速發展的關鍵因素，其中自動化測試儀表作為科研、工業化生產的基礎硬件設施而不斷發展成熟，在半導體行業中的應用逐漸廣泛深入。隨著行業科研水平的提高，對自動化儀器儀表有了更好的要求，可靠性、集成技術、智能對話特性成為自動化測試技術發展的首要任務，對自動化測試技術以及測試儀表的使用起到舉足輕重的作用。
參考文獻
半導體工藝與技術范文2
關鍵詞：半導體 LED 燈具 散熱
1 散熱機構的設計與半導體燈具壽命息息相關
對于半導體燈具設計，散熱機構設計是設計中的重要一環，散熱機構設計能減少材料從而節約成本、提高LED燈珠的可靠性與壽命，長時間工作使用會比較容易造成每個器件性能降低，半導體燈具急速光衰，并造成安全事故，嚴重影響用戶體驗。
2 半導體燈具的散熱器制造工藝現狀
傳統的半導體燈具僅僅將LED燈珠嵌設在鋁材質制造而成的散熱體內，利用鋁材質良好的散熱性能，將LED燈珠產生的熱量散發出去，進而降低LED燈珠工作時升高的溫度。尤其是對于大功率LED燈珠矩陣都會通過配置大型散熱體來解決散熱問題，然而問題隨之而來：一方面，半導體燈具的總功率不斷上升，為增加散熱面積其對應的散熱體也越做越大，е鋁誦磯嘍鍆獬殺究銷，燈具的重量也無法接受；另一方面，由于LED燈珠在使用時還需安裝于專用光學燈罩內，有時候甚至是安置于一個相對密封的罩體中，由于密封的罩體內熱量無法與外界空氣形成對流，只能通過簡單的輻射和大熱阻的空氣進行很少的熱量傳遞。因此，現有LED燈珠即使使用散熱面積較大的散熱體，甚至散熱體上加置散熱風扇，也無法將LED燈珠發出的熱量迅速帶走，最終導致熱量囤積于散熱體上，使散熱效果大打折扣，從而影響LED燈珠的使用壽命。目前市面上的半導體光源燈具散熱器造型各異，散熱器的制作工藝大都是采用鋁材壓鑄成型工藝和擠壓型材切割工藝制造，導熱系數低、散熱器重量較大、耗材多、后加工復雜、生產效率低、生產成本高。
2.1 鋁合金壓鑄工藝
鋁合金壓鑄工藝和塑料注塑工藝原理接近，都是將原材料加溫成液態后填充到模具型腔形成產品，鋁合金壓鑄的材料有ADC12、A380、A360、YL113，常用的材料是ADC12，相對于其他材料，它更加容易成型，優異的后加工和機械性能。
優點：（1）一體化壓鑄成型，整體性強；（2）外觀可設計弧面，有利于工業造型。
缺點：（1）導熱系數低（約為96 W/M?K）；（2）表面處理受限制。
2.2 鋁擠出成型工藝
鋁擠出成型工藝目前在大功率路燈、隧道燈領域相對廣泛，近年來室內較少用。常用的材料為AL6063，相對于壓鑄ADC12材料，它具有很好的導熱系數（一般為200 W/M?K）。
優點：（1）導熱系數高；（2）容易做表面處理。
缺點：單向擠壓型材，外觀結構受到限制。
2.3 散熱鰭片拼接扣工藝
散熱鰭片常用的是五金沖壓加工得到，容易實現自動化生產，使用的材料有導熱鋁合金。
優點：（1）散熱面積多，需配合風扇形成空氣流效果才能更好；（2）重量輕便。
缺點：成本較高。
2.4 熱管結合散熱鰭片工藝
熱管結合散熱鰭片相對來看成本較高，同時對外觀和尺寸有一定要求。這將導致市面上一些小型公司放棄使用該項技術。
優點：（1）LED燈珠工作時發出的熱能快速傳導到散熱器散熱鰭片；（2）重量輕便。
缺點：（1）工藝相對復雜；（2）成本較高。
2.5 導熱塑料注塑成型工藝
導熱塑料分為兩大類：導熱導電塑料和導熱絕緣塑料。半導體燈具散熱器常用的是導熱絕緣塑料。導熱絕緣塑料主要成分包括基體材料和填料?；w材料包括PPS、PA6/PA66、PPA、PEEK等，填充材料包括AIN、SIC、AL203、石墨、纖維狀高導熱碳粉等。
優點：（1）一次成型，光澤度高；（2）絕緣性能優異，宜采用各種不同的電源方案。
缺點：（1）導熱系數低；（2）重量相對金屬較輕。
2.6 塑包鋁結構工藝
市面上現有的塑包鋁結構分為兩種：（1）導熱塑料和鋁件是獨立分開的2個組件，通常這種做法易成型加工，不需要先把鋁塊放置注塑模型腔內成型加工得到一體，而是后續通過機械固定結構將獨立分開的2個組件固定形成一個整體。（2）導熱塑料和鋁件是一體注塑成型加工得到的。
優點：表面為導熱塑料，絕緣性能好，安全。
缺點：成型工藝復雜。
3 半導體燈具散熱
熱量的3種傳遞方式有輻射、對流和傳導。一般而言，LED燈珠工作時會產生光和熱，散熱器通常就是要把LED燈珠工作時產生的熱散發出去，從能量層面來看，熱并非能量，其實只是傳遞能量的形式，當外界能量沖擊分子，能量就會由高能分子傳遞到低能分子，從微觀層面來看，能力的傳遞就是熱。通常，LED燈珠通過機械結構固定在散熱器表面，LED燈珠與散熱器的接觸良好是決定LED燈珠工作時產生的熱量傳導到散熱器的關鍵因素，半導體散熱器的散熱結構還需充分運用空氣對流換氣，通過傳導與對流，使LED燈珠工作時產生的熱量散發到空氣中。
4 設計優化散熱機構
4.1 半導體燈具散熱設計方法的選擇
散熱機構設計通常使用EFD、ANSYS軟件仿真，通常流體的固定邊界與黏性對流體的阻力所產生的影響，使得流體中的流體元素會小部分受沿程阻力的干擾，另一方面，半導體燈具通常需要增加風扇來加速空氣流動，由于風扇的增加會導致半導體燈具機構設計的復雜性，從另一角度來看，也會大大降低半導體燈具的可靠性。因此，半導體燈具的散熱器采用被動式自然散熱的方式，散熱器的外觀輪廓依據半導體燈具結構來定，因而直接利用半導體燈具外觀從而設計成整體式散熱器，針對散熱器接觸面平整度、基板厚度、散熱片狀條形狀、散熱片數量、散熱片厚度、散熱片與散熱片的空氣流動、散熱片與空氣接觸的面積等，按照散熱器相關設計準則進行優化設計，最后進行打樣測試和分析定論。
4.2 被動式散熱器設計
參照圖1和圖2，半導體燈具的散熱機構包括基板1和燈體2，基板1經過旋壓工藝拉伸出燈體2，再將燈體2上多余部分剪除使燈體2成圓筒狀，基板1經過五金沖壓扭曲后局部向上隆起形成帶拉開片4的散熱葉片3并形成通氣孔5，基板1上第一圍圓形排布設計有14條，第二圍圓形排布有36條向散熱器外部沖壓扭曲的散熱葉片3，拉開片4增加了基板1與散熱葉片3的接觸面積并且垂直分布，結合熱量向上散發的特性，從而加快散熱速度，提高整體性能。
5 結語
目前，半導體燈具得到廣泛應用，其具有體積小、重量輕、使用壽命長和節能效果極佳等優點，但是半導體燈具跟半導體一樣普遍存在發熱量大、熱量不易散發的問題，熱量的積累容易導致半導體光源壽命減少、發光效率降低。上述優化后的被動式散熱器設計具有制作工藝簡單、易一次性成型加工、扭曲過程中較少廢料、材料利用率高、生產成本低等優點。
參考文獻
[1]游志.大功率LED散熱鰭片擴撒熱阻研究[J].電子工業專用設備，2010，39（9）：37-40.
半導體工藝與技術范文3
英文名稱：Chinese Journal of Semiconductors
主管單位：中國科學院
主辦單位：中國科學院半導體研究所;中國電子學會
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：雙語
開
本：大16開
國際刊號：0253-4177
國內刊號：11-1870/TN
郵發代號：2-184
發行范圍：
創刊時間：2010
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
SA 科學文摘(英)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
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中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙效期刊
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半導體工藝與技術范文4
靜電。集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特-諾伊思（基于硅（Si）的集成電路）。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。
集成電路是20世紀50年代后期到60年展起來的一種新型半導體器件。它是經過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體制造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊硅片上，然后焊接封裝在一個管殼內的電子器件。其封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術包括芯片制造技術與設計技術，主要體現在加工設備，加工工藝，封裝測試，批量生產及設計創新的能力上。
（來源：文章屋網 ）
半導體工藝與技術范文5
Liu Bo； Li Ce； Hou Haifeng
（Shenzhen SI Semiconductors Co.，Ltd.，Shenzhen 518029，China）
摘要： 擴散技術在工業制作的各個方面有重大的作用，在電子技術上的應用以晶體管最為顯著。本文就簡要介紹如何應用三重擴散工藝生產大功率晶體管，并對目前生產工藝中的一些不足之處進行改進，以更好的提高大功率晶體管的質量。
Abstract: The diffusion technology plays a major role in various aspects of industrial production. Its application in electronic technology, the most significant is the production of transistor. In this paper, how to produce high power transistor applying the triple diffusion process was briefly introduced, and some of the shortcomings in current production process for were improved in order to better improve the quality of high power transistor.
關鍵詞： 三重擴散工藝 晶體管 高溫擴散 雜質濃度
Key words: triple diffusion process；transistor；high temperature diffusion；impurities concentration
中圖分類號：TH16文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）27-0042-01
0引言
擴散是分子運動（又稱分子擴散）或渦旋運動（即渦動或湍流擴散）所造成的某一保守屬性或所含物質向四周的擴展和蔓延，直至微粒子（也包括原子和分子）在氣相、液相、固相或三者之間，由高濃度向低濃度方向遷移，直到混合均勻的物理運動現象。
1擴散工藝在電子產品中的作用原理、應用范圍
在電子晶體學中，擴散是指物質內質點運動的基本方式，當所處溫度高于絕對零度時，任何物系內的質點都在作熱運動。當物質內有梯度（化學位、濃度、應力梯度、密度等）存在時，由于熱運動而導致質點定向遷移的現象就是所謂的擴散。因此，擴散是一種傳質過程，宏觀上表現出物質的定向遷移。
在一塊單晶半導體中，一部分摻有受主雜質是P型半導體，另一部分摻有施主雜質是N型半導體時，P型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區稱為PN結。PN結有同質結和異質結兩種。用同一種半導體材料制成的PN結叫同質結，由禁帶寬度不同的兩種半導體材料（如GaAl/GaAs、InGaAsP/InP等）制成的PN結叫異質結。制造PN結的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等，三重擴散工藝生產大功率晶體管,已是國內較通用的工藝。
2大功率晶體管的應用范圍和制作流程及其不足之處
大功率晶體管一般被稱為功率器件，其實質就是有效地控制功率電子器件合理工作，通過功率電子器件為負載提供大功率的輸出。功率器件通常工作于高電壓、大電流的條件下，普遍具備耐壓高、工作電流大、自身耗散功率大等特點。大功率晶體管開關速度快，具有自動關斷能力，不需要強迫換流電路等優點，在目前，它主要應用在電子設備的掃描電路中。由于它工作發熱量大所以常安裝在金屬散熱器上，且金屬散熱器的面積要足夠大，若無法滿足此條件，大功率晶體管會達不到技術文檔規定的技術性能，影響它所作用的電子設備的正常運行、作用。
三重擴散工藝是在輕摻雜的硅片襯底經過較長時間的高溫擴散，在硅片的兩邊擴散很深的重摻雜層（一般幾十微米到100多微米），然后進行單面減薄和拋光，會形成N+-N-或N+-P-的襯底。它是一種制備高壓功率器件常用的襯底制備工藝，具有工藝簡單，制備容易等諸多優點，采用三重擴散工藝制作的大功率晶體管有抗燒毀能力強，二次擊穿耐量高，溫度穩定性好，抗熱疲勞能力強等特點。
晶體管PN結中，在硅集成電路制作工藝，主要是摻化學元素中的Ⅲ族和Ⅴ族雜質。摻入Ⅲ族元素形成P區；摻入Ⅴ族元素形成N區。其中集成電路的襯底通常都是硅片。常溫下雜質在硅內擴散速度很慢，盡管多數集成電路要求的雜質擴散只有零點幾到1微米或2微米的深度，但對多數所需摻入雜質（如硅中的Ⅲ族、Ⅴ族元素）來說，擴散溫度仍然要求在1000攝氏度上下或者更高，這樣摻雜過程才能在較短時間內完成。
擴散的大致基本步驟都是：清洗（cleaning)――擴散（diffusing），其中，對于N型雜質的擴散一般選用常規液態源磷擴散，使用POCl3作為擴散源。對于P型雜質的擴散則有液態源擴散、固態擴散、SiO2乳膠源擴散以及紙源擴散等多種方法。其中的固態擴散又有兩種常用方法：一是把雜質源和硅片一起封入一個抽出空氣、形成一定真空的石英管中加熱，使雜質元素擴散到硅中去：另一種是把所需雜質源淀積在硅片上，然后把這種硅片置于高溫下進行擴散。
但是，這樣擴散中背襯的制作，需經近百小時持續的高溫擴散，由于生產周期相對較長、所需溫度較高，因此會引起高阻層的缺陷增加，少子壽命降低，形成的結為緩變結，同時，材科的成品率較低，而且長時間熱擴散所引起的二次缺陷，還會對大電流特性等帶來不利影響，以上這些都不利于大功率晶體管的制備。
3三重擴散工藝的注意事項及改進方法
擴散的速度和均勻度與雜質密度、溫度和擴散時間有密切的關系，因此需高度注意對這三點的控制。其中，對于固體雜質，擴散濃度一方面決定于源的情況，當源足量時則由溫度決定，因為雜質的固溶度決定了雜質在半導體表面的濃度。擴散深度■（若制成PN結表示為結深xj），則是取決于擴散系數D和擴散時間t。因為D=D0e-E/kT，又由于一定雜質在特定固體中激活能E和D0是一定的，所以D與T是指數的上升關系。因此，為了精確控制擴散深度,精確的控制溫度（＜±0.5℃）十分重要，同時還須嚴格控制擴散用的時間。一個圓片內的擴散均勻性，在很大程度上取決于表面的嚴格處理程度；而片與片以及批與批間的均一性，除去恒溫度區穩定，氣流形式合適和源穩定外，還要求保持擴散環境的潔凈。
對大功率晶體管而言，B主擴和P主擴的結身相對較淺，摻雜濃度較低，因此相對較容易，但是重摻雜的襯底擴散的效果則會較差，通常都是表面濃度上不去，影響其性能。并且在高溫擴散中稍厚的深度會造成雜質分布的均勻性差，PN結結面不平整，影響了晶體管的伏安特性；同時高濃度的雜質擴散，也增加了管身體內的缺陷（主要是位錯和雜質沉淀），破壞了器件的擊穿特性。而離子注入法具有所需溫度低、不受雜質固溶態限制、易于精確控制等優點，與擴散所需的高溫、難控制溫度等缺點相互補，因此可以嘗試將其與三重擴散技術相聯合使用。離子注入的方法是在真空中、低溫下，把雜質離子加速（對Si，電壓≥105V），使獲得很大動能的雜質離子可以直接的進入到半導體中，但與此同時它也會在半導體中產生一些晶格缺陷，因此在離子注入后需用低溫進行退火或激光退火來消除這些缺陷。離子注入的雜質濃度最高處不是在表面，它的濃度分布一般會呈現為高斯分布，最高濃度是在表面以內的一定深度處。它與三重擴散的耗時間、高溫條件控制難等互補，若能將這兩種生產工藝完美結合，定能大大增加產品的質量與生產速度。
三重擴散工藝使用多年了，已經大范圍的推廣和普及，但是它的高溫、長時的一些嚴格限制生產效率的問題還沒能完好解決，因此，我們需在實際生產中總結經驗，并關注相關科技的最新動態，把科技與生產結合，找出更好的改進方法。
參考文獻：
半導體工藝與技術范文6
摘要：
評估了使用深反應離子刻蝕工藝來進行晶圓的切割，用于替代傳統的刀片機械切割方式。結果表明，使用深反應離子刻蝕工藝，晶圓劃片道內的硅通過等離子化學反應生成氣態副產物被去除，從而避免了芯片側面的機械損傷。切割后整個晶圓沒有出現顆粒沾污，芯片邊緣沒有崩角以及開裂等損傷。該工藝還可以適用于更窄的劃片道切割要求。
關鍵詞：
深反應離子刻蝕；刀片機械切割；崩角；開裂
1引言
半導體行業一直使用刀片機械切割晶圓的方式，將芯片分離成單獨的顆粒，這是目前業界的主流工藝。刀片切割過程中會產生碎屑，芯片側壁受機械損傷會出現崩角以及開裂，影響到芯片的有效區域，造成電性能失效。硅的裂紋會出現延伸或傳播，影響芯片的可靠性以及使用壽命。伴隨著半導體工業的發展，晶圓劃片道寬度越來越窄。通常劃片道寬度在60μm以下時，刀片機械切割將出現工藝瓶頸，主要受限于刀片本身寬度。腐蝕技術分為干法腐蝕和濕法腐蝕。腐蝕具有各向同性腐蝕與各向異性腐蝕之分，還有選擇性腐蝕與非選擇性腐蝕之分。濕法腐蝕工藝技術是化合物半導體器件制作中一種重要的工藝技術；它是在具有高選擇比掩蔽膜的保護下對介質膜或半導體材料進行腐蝕而得到所需圖案的一種技術。濕法腐蝕是一種化學腐蝕方法，主要針對InP、GaAs基化合物半導體材料及SiO2的腐蝕。從圖1可以看出，濕法腐蝕各向同性，其腐蝕偏差較大，腐蝕圖形不可控，無法滿足半導體芯片切割的要求。在濕法腐蝕中,抗蝕劑與襯底交界面有腐蝕劑滲入的問題。為了抑制腐蝕液的滲入，顯影后需要烙烘進行堅膜，由此常常引起抗蝕劑圖形的變形，不利于微細加工[1]。干法刻蝕是在真空狀態下通入一定量的反應氣體，在射頻電場作用下輝光放電，形成等離子體。等離子體中含有離子、電子及游離基等，可與被刻蝕晶圓表面的原子發生化學反應，形成揮發性物質，達到刻蝕樣品表層的目的。同時，高能離子在一定的工作壓力下，射向樣品表面，進行物理轟擊和刻蝕，使得反應離子刻蝕具有很好的各向異性，從而得到所需要的器件外形結構[2]。從圖2可以看出，干法刻蝕由于各向異性，腐蝕偏差小，腐蝕圖形可控，精度高,公害少,工藝清潔度高，對環境污染小。因此，在半導體制造中，干法刻蝕越來越成為用來去除表面材料的主要刻蝕方法。干法刻蝕的各向異性可以實現細微圖形的加工，滿足越來越小的尺寸要求，已取代濕法刻蝕成為最主要的刻蝕方式[3]。目前干法刻蝕技術有離子刻蝕、等離子刻蝕、反應離子刻蝕、深度反應離子刻蝕幾種類型，這幾種刻蝕方法適用于不同的被刻蝕材料。其中，深反應離子刻蝕主要應用在去除硅的場合，在刻蝕SiO2時，DRIE的刻蝕速度更快。其刻蝕剖面各向異性，即刻蝕只在垂直于晶圓表面的方向進行，只有很少的橫向刻蝕，可以獲得90°±1°垂直度的側壁，用于創建深溝或高縱深比結構。其刻蝕的各向異性可以實現細小圖形的轉換，滿足較小尺寸的要求。深反應離子刻蝕因其具有較高的刻蝕速率、良好的方向性和選擇性而在各種各樣的硅基微系統制造中得到大量的應用，不但廣泛地應用在微電子領域，而且是集成光學器件及微光機電器件加工的重要手段[4，7]。
2深度反應離子刻蝕的基本原理
深度反應離子刻蝕也叫高密度等離子刻蝕或感應耦合等離子刻蝕，是一種采用化學反應和物理離子轟擊去除晶圓表面材料的技術[5]。它將等離子的產生和自偏壓的產生分別用兩個獨立的射頻電源進行，有效避免了反應離子刻蝕中射頻功率和等離子密度之間的矛盾。為實現刻蝕基進入高深寬比圖形并使刻蝕生產物從高深寬比圖形中出來，必須降低刻蝕系統的工作壓力，以增加氣體分子和離子的平均自由程。為避免因此導致的離子濃度變低而影響刻蝕速率，使用電感耦合等離子體產生高密度等離子[6]。圖3是電感耦合等離子刻蝕設備工藝腔簡圖。上電極由一個13.56MHz的射頻電源通過匹配器接入線圈用于電離氣體產生高密度等離子體，下電極由一個400kHz/13.56MHz的射頻電源通過匹配器接入靜電吸盤，在腔內產生自偏壓。深度反應離子刻蝕采用刻蝕和鈍化交替進行的博世工藝以實現對側壁的保護，形成近90°的垂直側壁[7~8]。原理如下。通入C4F8氣體電離，并發生聚合反應在溝槽側壁以及底部沉積形成鈍化層，由于自由基是中性，不受暗區電場的加速，沒有方向性，所以沉積的Polymer在溝槽底部以及側壁都是均勻的。參見圖4。通入SF6氣體電離，產生SxFy離子和F的活性自由基，SxFy離子在暗區電場作用下加速轟擊溝槽底部與側壁的鈍化層，于是鈍化層被刻蝕。參見圖5。由于暗區電場的加速作用，離子在垂直方向比在水平方向的轟擊占優，溝槽底部鈍化層比側壁鈍化層先一步被刻蝕清除，這時F的活性自由基與溝槽底部露出的硅反應產生SiF4氣體被泵抽走(如圖7)，實現對溝槽底部的刻蝕，直至側壁鈍化層也被刻蝕完畢再開始新的循環。從圖6看出，由于暗區電場的作用，溝槽側壁是最后被刻蝕完成的，故對側壁起到了很好的保護作用，因此，縱向刻蝕距離大于橫向刻蝕距離。相關化學反應的方程式如下：（1）各向同性Polymer沉積C4F8CFn（2）各向異性硅刻蝕+各向異性轟擊SF6+eSF5++F(游離基)+2eF+SiSiF4(g)對于晶圓的切割來說，各向異性刻蝕的刻蝕速率快，能形成高縱深比的結構和精確的三維結構，沒有負效應，能通過合理改變工藝參數滿足特定應用的顯微結構要求，使得深度反應離子刻蝕成為一個商業上可行的技術[9]。
3試驗準備
晶圓在使用深度反應離子刻蝕工藝進行劃片的工藝流程見圖8~13。硅刻蝕使用深反應離子刻蝕工藝將硅刻穿，完成芯片的切割。把晶圓背面貼上劃片膜，釋放玻璃片，從而便于后續的編帶，見圖13?？涛g后的晶圓如圖14所示。干法刻蝕設備為SPPMUC21刻蝕機。該設備為ICP高密度等離子刻蝕機，刻蝕深度片內/片間均勻性誤差≤5%，刻蝕角度90±1°。
4樣品檢驗
4.1測量設備
測量設備為奧林巴斯光學顯微鏡和日立掃描電鏡。
4.2檢驗結果
（1）等離子刻蝕后晶圓表面沒有任何碎屑、沾污開裂等問題，見圖15。
（2）等離子刻蝕后晶圓劃片道內沒有任何殘留以及沾污，刻蝕前光刻開口22±1μm，刻蝕后劃片道開口滿足22±3μm。見圖16。
（3）等離子刻蝕后取芯片做SEM，觀察芯片側壁，沒有崩角或者開裂。見圖17。
（4）樣品良品率大于98%。
5結論
通過大量實驗，確定深反應離子刻蝕能用于硅片的切割；切割效果可以滿足規范要求。通過優化工藝流程、刻蝕速率和劃片槽開口大小，可以獲得理想的切割剖面，以確保深度反應離子切割是可以接受的。
參考文獻：
[1]孫靜，康琳，等.反應離子刻蝕與離子刻蝕方法的研究與比較[J].低溫物理學報，2006，28（3）.
[2]茍君，吳志明，太惠玲，袁凱.氮化硅的反應離子刻蝕研究[J].電子器件，2009，32（5）.
[3]茍君，吳志明，太惠玲，袁凱.氮化硅的反應離子刻蝕研究[J].電子器件，2009，32（5）.
[4]葛益嫻，王鳴，戎華.硅的反應離子刻蝕王藝參數研究[J].南京師范大學學報(工程技術版)，2006，6（3）.
[5]茍君，吳志明，太惠玲，袁凱.氮化硅的反應離子刻蝕研究[J].電子器件，2009，32（5）.