集成电路设计与制造实验指导书12

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1、微电子专业实验指导书微电子技术教学部编写光电工程学院微电子技术教学部2004年2月一.实验的地位、作用和目的：《集成电路设计与制造》课是微电子学与固体电子学专业本科教学中的重要教学实践环节。目的是帮助学生理解课堂上学到的基本原理和知识，了解并掌握集成电路设计与制造的基本方法，提供实际动手能力，以适应社会的需求。基本原理及课程简介：集成电路工艺基础课程讲述了集成电路制造的基本工艺：扩散、离子注入、氧化、光刻、刻蚀、外延、化学汽象沉积、金属化和钝化等，介绍了这些工艺的基本原理及制造过程。的半导体器件

2、BJT、JFET、MOSFET的物理结构和工作原理，它主要针对半导体器件的主要电参数讲述其测量方法和原理。《集成电路设计与制造实验》包含了四个实验：氧化工艺实验、光刻工艺实验、硼扩散工艺实验和磷扩散工艺实验；并有一周的课程设计：将以上四个工艺实验按集成电路制造工艺流程结合起来，制造出一个集成电路最重要的单元-一双极晶体管并进行击穿特性测试、双极晶体管直流放大特性测试。一.实验方式及基本要求1•教师在课堂上讲解实验的基本原理、仪器使用、实验内容及实验要求，交代实验注意事项。2•学生分4人一组进行实

3、验，要求必须口己动手做实验，然后独立完成实验报告。二.实验考核及实验报告：1.学生在做完一个实验后，需要独立处理实验数据，认真写实验报告（内容包含实验原理、实验步骤和实验结果），在做实验前还必须预习；1.实验指导教师根据学生实验完成情况及实验报告情况打分，然后综合各次实验给出最后考核成绩。编著者：唐政维实验一、清洗工艺实验实验二、氧化工艺实验一.试验冃的1.学习硅片清洗。2.氧化工艺操作。二.实验原理1.硅片清洗硅片清洗液是指能够除去硅片表面沾污物的化学试剂或几种化学试剂配制的混合液。常用硅片清

4、洗液有:名称配方使用条件作用备注I号洗液NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5->1:2:780±5°ClOmin去油脂去光刻胶残膜去金属离子去金属原了II号洗液HC1:H2O2:H2O=1:1:6->1:2:88O±5°ClOmin去金属离子去金属原了III号洗液h2so4：h2o2=3:1120±10°C10si5min去油去腊去金属离子去金属原子2.氧化原理二氧化硅能够紧紧地依附在硅衬底表面，具有极稳定的化学性和电绝缘性，因此，二氧化硅可以用来作为器件的保护层和钝化层，以及电性能的隔离、

5、绝缘材料和电容器的介质膜。二氧化硅的另一个重要性质，对某些杂质（如硼、磷、碑等）起到掩蔽作用，从而可以实行选择扩散；正是利用这一性质，并结合光刻和扩散工艺，才发展起来平面工艺和超大规模集成电路。制备二氧化硅的方法很多，但热氧化制备的二氧化硅掩蔽能力最强。是集成电路工艺最重要的工艺之一，本实验为热氧化二氧化硅制备工艺。根据迪尔和格罗夫模型，热氧化过程须经历如下过程：1氧化剂从气体内部以扩散形式穿过滞流层运动到SiO2-气体界面，其流密度用F1表示。流密度定义为单位时间通过单位面积的粒子数。2氧化剂

6、以扩散方式穿过SiO2层（忽略漂移的影响），到过Si02-Si界面，其流密度用F2表示。3氧化剂在Si表面与Si反应生成SiO2,流密度用F3表示,4反应的副产物离开界面。氧化的致密性和氧化层厚度与氧化气氛（氧气、水气）、温度和气压有密切关系。应用于集成电路掩蔽的热氧化工艺一般采用干氧一湿氧f干氧工艺制备。一.实验步骤1、开氧化炉，并将温度设定倒750-850°C,开氧气流量2升/分钟。2、打开净化台，将清洗好的硅片装入石英舟，然后，将石英舟推倒恒温区。并开始升温。3、达到氧化温度后，调整氧气流

7、量3升/分钟，并开始计时，干氧时间30分钟。4、在开始干氧同时，将湿氧水壶加热到95-98°Co干氧完成后，开湿氧流量计，立即进入湿氧化。同时关闭干氧流量计。湿氧时间3小时。5、湿氧完成，开干氧流量计，调整氧气流量3升/分钟，并开始计时，干氧时间30分钟。6、干氧完成后，开氮气流量计，调整氮气流量3升/分钟，并开始降温，降温时间30分钟。7、将石英舟拉出，并在净化台内将硅片取出，同时，检测氧化层表面状况和厚度。关氧化炉，关气体。实验结束。一.实验报告1.写出实验过程。2.检测氧化层质量和厚度。二

8、.思考题如果要增加掺氯氧化，在以上过程的那一步增加？实验三光刻工艺实验一.实验目的1.了解集成电路器件结构。2.了解光刻工艺过程。一.实验原理光刻工艺是加工制造集成电路微图形结构的关键工艺技术，起源于印刷技术中的照相制版。是在一个平面（硅片）上，加工形成微图形。光刻工艺包括涂胶、曝光、显影、腐蚀等工序。集成电路对光刻的基本要求有如下几个方面：1、高分辨率：一个由10万元件组成的集成电路，其图形最小条宽约为3um,而由500万元件组成的集成电路，其图形最小条宽为1.5-2um,百万以上元件组成的集