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砷化鎵與硅半導(dǎo)體制造工藝的差異分析-文庫吧

2025-09-21 09:37 本頁面

【正文】 ,此外半導(dǎo) 體后段背面處理工藝技術(shù) ,則是使用接觸式曝光機(jī) (contactaligner)完成 .在光源方面 ,目前砷化 IcR0 2O03,9 ≯ TREND ASlS 趨勢掃描鎵是使用 Iline的燈源 ,而在硅 IC 廠商中小線寬工藝技術(shù)使用的深紫外線 (DeepuV)光源 ,由于目前造價昂貴 ,且砷化鎵小線寬 Ic需求量不是很大 , 因此一般砷化鎵廠商很少使用此光源 .在半導(dǎo)體載具方面 ,目前硅基板最大尺寸為 12 英寸 ,而砷化鎵最大只有 6英寸 ,且由于砷化鎵半導(dǎo)體較硅半導(dǎo)體易碎 ,所以機(jī)臺在自動置人砷化鎵半導(dǎo)體時 , 移動速度需要較慢 ,才不會導(dǎo)致砷化鎵芯片碎裂 , 因此雖然砷化鎵使用的 I— line步進(jìn)機(jī)大致與硅使用者相同 ,機(jī)臺的載具仍需經(jīng)過特殊改裝 .由于砷化鎵目前只有 6英寸廠 ,因此步進(jìn)機(jī)大半都是選購硅 6英寸廠舊機(jī)器改裝 . 在光學(xué)微影部分 ,最特別的是砷化鎵 HEMT 器件中的門極 (gate)金屬 ,基于器件功能要求線寬須小于 ,同時需形成 T型門極以降低電阻 ,所以需要用到電子束 (e— beam)微影技術(shù) .電子束微影系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以曝出非常精準(zhǔn) ,高分辨率及尺寸很小的線寬 ,約小于 ,同時重復(fù)性及正品率皆高 ,但是缺點為機(jī)臺造價昂貴且量產(chǎn)速度較慢 .由于砷化鎵目前只有 HEMT 這一道門極制造工藝需要用到電子束微影系統(tǒng) , 所以較不會影響到產(chǎn)能 .在電子束微影光阻選擇方面 ,一般是使用 PMMA系列 ,通常需使用多層光阻制造工藝 ,以達(dá)到小線寬 ,T型門極 ,掀離 (1ift— off)制造工藝的要求 . 而在硅 IC 制造工藝中 ,目前并沒有使用到電子束微影系統(tǒng) ,主要因為所需要小線寬層數(shù)很多 , 若使用電子束微影量產(chǎn)速度過慢 ,相對的成本也會跟著提高 ,同時電子束微影工藝技術(shù)每一層都需要尋找電子束的對準(zhǔn)標(biāo)記 ,若使用在硅制造工藝上會有無法找到對準(zhǔn)標(biāo)記問題 ,所以硅 IC 制造工藝中 ,目前并沒有用到電子束微影技術(shù) .而在微 48 粵 MI 粵 CRO 2020/9 小線寬上 ,硅 IC 系使用相位移光罩 (PSM)技術(shù) , 配合 deepuV步進(jìn)機(jī)生產(chǎn) . 金屬化制造工藝在金屬導(dǎo)線方面 ,目前硅 IC制造工藝中都是使用蝕刻金屬的方式來定義導(dǎo)線位置 ,先沉積整片的金屬層 ,再由光阻定義導(dǎo)線位置 ,經(jīng)由蝕刻的方式來形成導(dǎo)線 ,用此方式可以得到較干凈 ,正品率較高的構(gòu)復(fù)雜 , 通常使用多層金屬 ,才能達(dá)到規(guī)格的要求 .n 型砷化鎵的奧姆接觸 (Ohmiccontact)的金屬化制造工藝 ,一般使用金鍺 /鎳 /金 (AuGe/Ni/Au)系統(tǒng) ,此乃因砷化鎵的摻雜質(zhì)在砷化鎵的溶解度不夠高 , 不易形成低電阻的奧姆接觸 .不像硅表面只要經(jīng) 由離子布植摻雜較高濃度的雜質(zhì) (dopant),就可容易的形成奧姆接觸 .因 llt:n型砷化鎵需要高溫退火形成金鍺合金 ,才能得到良好的奧姆接觸特性 . 門極簫基接觸 (Schottkycontact)金屬化制造工藝 , 一般使用鈦 /鉑 /金 (Ti/Pt/Au)等多層金屬 ,由于金屬層復(fù)雜非常不容易蝕刻 ,所以一般砷化鎵制造工藝都使用掀離 (1ift— off)技術(shù)來形成奧姆 ,蕭基接觸金屬及連接導(dǎo)線金屬及金屬化制造工藝 . 金屬掀離技術(shù)是砷化鎵金屬化最主要的工藝技術(shù) ,此技術(shù)不用干式蝕刻方式 ,可減少干式蝕刻造成表面的破壞傷害 ,因此較不易產(chǎn)生表面狀態(tài) (surfacestate),造成器件特性退化 .掀離技術(shù)有高分辨率 ,能夠形成小線寬 ,但缺點為和硅制造工藝由蝕刻所定義出的導(dǎo)線比較下正品率較差 .金屬掀離技術(shù)之制造的方式為 :先旋轉(zhuǎn)涂布上單層或雙層對光不同靈敏度的光阻 ,經(jīng)由軟烤 ,曝光定義出所要留的金屬圖案后 ,經(jīng)顯影后光阻會形成底切 (undercut)的結(jié)構(gòu) ,再利用電子束蒸鍍 (electron TRENDANALY 趨勢掃描 be鋤 evaporation)方式完成此制造工藝 ,因為電子束蒸鍍較有方向性 ,鍍上金屬后 ,再浸泡在丙酮內(nèi) ,則溶劑會滲入有光阻的部分而使金屬在光阻上的部分掀離 ,最后留下所定義的金屬導(dǎo)線 ,因此一般金屬掀離制造工藝 ,皆以電子束蒸鍍方式為主 ,圖 2為掀離技術(shù)示意圖 . 在鍍金屬薄膜設(shè)備方面 ,一般砷化鎵制造工藝常用兩種機(jī)臺 ,一是電子束蒸鍍機(jī) (electron beamevaporator),另一為濺鍍機(jī) (sputter).如前述砷化鎵的奧姆金屬 ,簫基金屬 ,連接導(dǎo)線等 ,需要用到掀離技術(shù) ,就必須使用垂直方向性較好的電子束蒸鍍機(jī) .而砷化鎵還有和硅不同的制造工藝～一背面穿孔 (viahole)接地工藝技術(shù) ,需要使用階梯覆蓋性 (stepcoverage)較好的機(jī)臺 ,來確定連接金屬不會斷線 ,所以需使用濺鍍機(jī) ,使金屬能夠完全覆蓋孔洞 .另外 ,使用濺鍍機(jī)可以鍍上

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