集成电路新工艺

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1、集成电路新工艺简述学号：200948360223班级：电科0902班姓名：张晓彬集成电路工艺（integratedcircuittechnique）是把电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电容器等元件用一定工艺方式制作在一小块硅89片、玻璃或陶瓷衬底上，再用适当的工艺进行互连，然后封装在一个管壳内，使整个电路的体积大大缩小，引出线和焊接点的数目也大为减少。集成电路的制造是以硅晶圆为基础的，然后经过一系列的生产工艺，最终在晶圆上制造出所需要的集成电路。其中，硅晶圆是指硅半导体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称晶圆。一块硅晶圆从其生产到

2、最后加工成带有芯片的硅片，需要经过一系列的工艺流程，主要包括硅单晶片的制造、外延层的生长、硅的氧化、掩模板的制备、光刻、掺杂、多晶硅的积淀、金属层的形成等等。（1）．硅单晶的制造硅单晶片实际上是从圆柱形的单晶硅锭上切割下来的，单晶硅的生长方法主要有两种。第一种是直拉式，这是一种直接从熔融的硅溶液中拉出单晶硅的方法，熔体置柑塌中，籽晶固定于可以旋转和升降的提拉杆上。降低提拉杆，将籽晶插入熔体，调节温度使籽晶生长，然后再旋转的同时缓慢的将其从硅的熔融液中提升出来，使晶体一面生长，一面被慢慢地拉出来，最后形成圆柱形的单晶棒；另一种方法是悬浮区熔法，

3、在悬浮区熔法中，使圆柱形硅棒固定于垂直方向，用高频感应线圈在氩气气氛中加热，使棒的底部和在其下部靠近的同轴固定的单晶籽晶间形成熔滴，这两个棒朝相反方向旋转。然后将在多晶棒与籽晶间只靠表面张力形成的熔区沿棒长逐步向上移动，将其转换成单晶。前一种方法在工业上的应用称为CZ法，CZ法生长出的单晶硅，用在生产低功率的集成电路元件；后一种方法在工业上的应用称为FZ法，FZ法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。CZ法比FZ法更普遍被半导体工业采用，原因在于其制出的硅含氧量高，另外一个原因是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。生成的单晶硅经过

4、物理性能测试和电气参数测试后对其进行切割，形成单晶硅片，然后再对单晶硅片进行研磨、倒角、抛光，最后得到需要的单晶硅片。（2）浸入式光刻技术有了长足的进步集成电路在制造过程中经历了材料制备、掩膜、光刻、清洗、刻蚀、渗杂、化学机械抛光等多个工序，其中尤以光刻工艺最为关键，决定着制造工艺的先进程度。随着集成电路由微米级向钠米级发展，光刻采用的光波波长也从近紫外（NUV）区间的436nm、365nm波长进入到深紫外（DUV）区间的248nm、193nm波长。目前大部分芯片制造工艺采用了248nm和193nm光刻技术。其中248nm光刻采用的是KrF准

5、分子激光，首先用于0.25μm制造工艺，后来Nikon公司推出NSR-S204B又将其扩展到了0.15μm制造工艺，ASML公司也推出了PAS.5500／750E，它提高到可以解决0.13μm制造工艺。193nm光可采用的是ArF激光，目前主要用于0.11um、0.10um，以及90nm的制造工艺上。1999年版的ITRS曾经预计在0.10um制造工艺中将需要采用157nm的光刻技术，但是目前已经被大大延后了。这主要归功于分辨率提高技术的广泛使用，其中尤以浸入式光刻技术最受关注。浸入式光刻是指在投影镜头与硅片之间用液体充满，以提高光刻工具的折

6、射率，获得更好的分辨率及增大镜头的数值孔径。如193nm光刻机的数值孔径为0.85左右，而采用浸入式技术后，可提高至1.0及以上。基于193nm浸入式光刻技术在2004年取得了长足进展，并有望被使用在未来45nm技术节点中。目前一些主要的集成电路制造商都已经将浸入式光刻技术作为首选。原先预计将在0.10um和90nm制造工艺中采用的157nm光刻技术，已经被193nm浸入式光刻技术所替代。2003年5月英特尔公司宣布的策略表明，它有意放弃157nm光刻技术，取而代之的是努力延伸和拓展193nm光刻功能，然后使32nm工艺直接进入EUV时代。I

7、BM也在2003年宣布其193nm光刻技术扩展到65nm节点，而157nm光刻技术被挤到了45nm节点。最新的2004年ITRS修订版扩充了193nm浸入式光刻技术的使用范围，并将ArF浸入式光刻技术作为65nm和45nm技术节点的首选，同时还认为浸入式光刻可能成为用于32nm和22nm节点的解决方案。全球主要的光刻设备供应商——ASML、佳能和尼康均已推出了193nm浸入式光刻设备，而且有计划将浸入式技术应用到248nm光刻中。为了能在下一个技术节点上获得领先，目前一些企业已经开始在部署研制下一代的光刻技术，如远紫外光光刻(EUV)、电子束

8、投影光刻、离子束投影光刻及X射线光刻等。2004年8月英特尔公司宣布已经在EUV光刻上取得重要进展，安装了全球第一套商用EUV光刻工具，并建立了一条EUV掩模试产线