毕业论文--集成电路 研究

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1、28湖南大学毕业论文第页一、绪论近几十年以来，集成电路技术飞速发展，在人们的日常生活中充当着越来越重要的角色，小至计算机、电子产品，大至自动化控制以及国防科技领域。而集成电路加工制造的技术的发展更是推动人类社会进入“硅器时代”的关键所在。1.1集成电路加工技术的概述集成电路的加工制造工艺主要分为光刻、刻蚀、氧化、薄膜淀积、研磨和扩散等几个部分，整个过程相当复杂，完成整套工艺相当耗时，各个部分缺一不可，一同完成整个晶圆的加工制造过程。光刻：通过类似照相复印的技术，将光刻版上的绘制好的图形精确的复制到

2、二氧化硅层或其他材料表层的光刻胶上，通过光刻胶的保护在表层进行化学腐蚀，从而在材料表面获得与光刻胶上相同的图形。刻蚀：通过化学或物理的方法，把光刻胶上的图形转移到材料表面的工艺。氧化：通过氧化对硅化其它材料表面进行外延，产生一层氧化层。通常硅在高温下进行氧化，在表面生成一层二氧化硅薄膜。氧化又可分为干氧氧化和湿氧氧化，干氧氧化是在高温下使氧和硅片表面发生化学反应生成二氧化硅起始层，随着氧原子的扩散进而生成新的二氧化硅层，并使二氧化硅层增厚。湿氧氧化则是使氧气中带有一定的水汽，是硅表面同时被氧气和水

3、汽氧化。薄膜淀积：分为物理气相淀积和化学气相淀积。物理气相淀积主要应用于金属介质，又以蒸发和溅射为主。而化学气相淀积主要用于绝缘介质的淀积，主要通过气体在硅表面不断地化学反应形成薄膜层。目前主流的淀积方法为等离子增强化学淀积和光学增强化学淀积。研磨：全称是化学机械平坦化掩膜，是上世纪90年代才开始应用的一项技术。将晶圆表面与研磨垫接触，同时导入化学机械研磨液，是晶圆表面平坦化，其中既有物理作用也有化学反应。28湖南大学毕业论文第页扩散：半导体参杂技术中的一种方法。由于离子总是从高浓度向低浓度运动，

4、所以可以通过控制温度，时间等因素来控制杂质离子的热运动。目前扩散工艺已经较少的应用在集成电路的加工工艺中，逐渐被离子注入技术取代，因为离子注入能够更好的控制参杂浓度和参杂结深。图1.1集成电路IC制造工艺流程图1.2集成电路的刻蚀工艺28湖南大学毕业论文第页集成电路的加工技术中，刻蚀工艺通过制作所需图案的光刻胶掩膜，对硅片或其他材料上未被掩膜遮盖的部分进行化学或物理方法的腐蚀去除，得到所需的图形或器件，称为刻蚀工艺。其中又根据刻蚀剂的不同分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀通过化学腐蚀的方法，用溶液对

5、未被掩膜遮盖的地方进行腐蚀，并通过控制腐蚀液的浓度，腐蚀时间来控制腐蚀的速率以及腐蚀的深度或宽度。干法刻蚀主要是指利用等离子体放电产生的物理与化学过程对材料未被掩膜遮盖的表面进行加工，带电离子在电场的加速下，物理轰击材料表面，同时一定程度促进化学反应，从而达到刻蚀目的。主要通过控制刻蚀环境的压强来控制刻蚀的速率和精度。两种刻蚀方法的常见应用如表1.1表1.1两种刻蚀方法的常见应用刻蚀类别刻蚀材料刻蚀试剂湿法刻蚀硅(Silicon)KOH、TMAH、EDP氮化硅(SiliconNitride)H3P

6、O4二氧化硅(SiliconOxide)HF铝(Al)H3PO4干法刻蚀硅(Silicon),多晶硅(Polysilicon)SF6氮化硅(SiliconNitride)CF4二氧化硅(SiliconOxide)CHF3铝(Al)Cl₂TMAH:四甲基氢氧化铵(C4H13NO)EDP:乙二胺邻苯二酚1.3刻蚀工艺的现状湿法刻蚀诞生的时间较早，其具有操作简便、对设备要求低、易于实现大批量生产，刻蚀的选择性好等特点。但随着集成电路的发展，元器件的尺寸越来越小，化学反应各向异性较差的特点使得湿法刻蚀的作

7、用越来越边缘化，其刻蚀精度不足的导致目前很少应用在分辨率要求较高的元器件的刻蚀加工中，但其操作简便，易于大批量应用的特点使其依然大量应用于集成电路的制造工艺，但主要是硅片表面清洗工艺。相对于湿法刻蚀，干法刻蚀最早出现于上世纪70年代末期，由于其良好的各向异性和选择性使其成为主流的刻蚀技术，也是微纳米加工能力最强的技术。例如反应离子刻蚀技术（RIE--ReactiveIonEtching），通过物理轰击和化学反应的双重作用，同时兼具良好的各向异性和选择性，是当前的主流集成电路加工技术。28湖南大学毕

8、业论文第页1.4刻蚀工艺的发展方向随着科学技术的发展，基片的尺寸越做越大，但是器件结构的尺寸却越做越小，一个基片上可以集成的结构越来越复杂。因此，提高刻蚀加工的速度以及精度，以适应越来越微型化、复杂化的需求，将会是未来的发展趋势。同时，刻蚀过程中无可避免的产生大量的化工污染，为了保证行业的可持续发展，必须通过改善工艺和减少人为干预以减少和控制污染量，进一步提高刻蚀加工过程中的自动化程度，最终实现全自动化加工。1.5本文的结构和主要研究内容在以完成刻蚀实践为主要目的的情况下，通过查阅