IC基础知识及制造工艺流程 050701.ppt

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1、新员工入职培训IC基础知识制造工艺流程&7/17/2021IC基础知识7/17/20211集成电路产业链制版硅片硅片工艺设计封装测试纯水净化设备化学品7/17/20212硅片和芯片7/17/20213目录-最重要的半导体材料－硅-构建集成电路的主要半导体器件-关键的集成电路工艺制造技术-集成电路技术发展趋势7/17/20214目录-最重要的半导体材料－硅-构建集成电路的主要半导体器件-关键的集成电路工艺制造技术-集成电路技术发展趋势7/17/20215绝缘体／半导体／导体－绝缘体　电阻率=108-1018-cm石英、玻璃、塑料－半导体　电阻率=10-3-108-cm锗、硅

2、、砷化镓、磷化铟－导体电阻率=10-3-10-8-cm金、银、铜、铝7/17/20216周期表中硅及相关元素周期IIIIIIVVVI2B硼C碳N氮3Al铝Si硅P磷4Ga镓Ge锗As砷5In铟Sn锡Sb锑6Pb铅7/17/20217掺磷ｎ型硅SiSiSiSiSiSiＰSiSi7/17/20218掺硼ｐ型硅SiSiSiSiSiSiＢSiSi空穴7/17/20219硅的掺杂和电阻率-Ｐ型和Ｎ型硅Ｐ型　掺杂元素　硼、铝Ｎ型　掺杂元素　磷、砷、锑-掺杂浓度和电阻率1x1015硼0.00001%10-cm（衬底）1x1016磷0.0001%0.5-cm（外延）1x

3、1018硼0.01%0.05-cm（基区）1x1020磷1%0.0008-cm（发射区）7/17/202110硅片主要技术指标-晶向(111)/(100)-掺杂类型／掺杂剂P/N-电阻率-直径／厚度-平整度/弯曲度／翘曲度-含氧量／含碳量-缺陷（位错密度／层错密度）-表面颗粒7/17/202111目录-最重要的半导体材料－硅-构建集成电路的主要半导体器件-关键的集成电路工艺制造技术-集成电路技术发展趋势7/17/202112构建集成电路的主要半导体器件-PN结／二极管(Diode)-（双极）晶体管（Bipolartransistor)-MOSFET（金属－氧化物－半导体场效应

4、晶体管）ppnnpMOS7/17/202113双极型集成电路(NPN)7/17/202114双极型集成电路(PNP)7/17/202115目录-最重要的半导体材料－硅-构建集成电路的主要半导体器件-关键的集成电路工艺制造技术-集成电路技术发展趋势7/17/202116集成电路基础工艺技术-图形转移工艺光刻刻蚀(Etching)-掺杂工艺热扩散和热氧化离子注入(Ionimplantation)-外延(Epitaxy)-薄膜工艺化学气相淀积(CVD)溅射(Sputtering)7/17/202117IC基础工艺技术图形转移氧化硅光刻胶硅衬底掩膜7/17/202118IC基础工艺(1)

5、－光刻-光刻机分辨率L=k/N光源UV(g:436nmi:365nm)DUV248nm对准精度曝光方式　接触／投影1:1/5:1-光刻胶正胶／负胶抗蚀性感光速度分辨率7/17/202119光刻机7/17/202120IC基础工艺(2)－刻蚀湿法腐蚀SiO2+6HFH2+SiF6+2H2ONH4FNH3+HF有侧向腐蚀问题，难以得到细线条光刻胶光刻胶7/17/202121IC基础工艺(2)－刻蚀干法刻蚀等离子体F*扩散　吸附　反应　　　　　　解吸附7/17/202122RIE刻蚀装置(ParallelPlate)RFGasPumpingSystem7/17/202123RIE刻蚀

6、机(AME8330)7/17/202124IC基础工艺(2)－刻蚀被刻膜刻蚀剂SiO2CHF3,C3F8SiCH4/O2,SF6AlSiCL4/Cl2,BCl3/Cl2Si3N4CHF3/O2PhotoresistO27/17/202125IC基础工艺(3)－扩散-扩散方程dC/dt=Dd2C/dx2恒定表面源C(x,t)=Cserf[x/2(Dt)1/2]恒定杂质总量C(x,t)=S/(Dt)1/2exp(-x2/4Dt)-扩散系数依赖于温度和浓度-氧化硅对杂质的掩蔽能力7/17/202126IC基础工艺(3)－扩散7/17/202127IC基础工艺(3)－扩散7/17/20

7、2128扩散（氧化）炉7/17/202129IC基础工艺(4)-热氧化-硅在氧气或水汽中的热氧化反应Si+O2---SiO2（干氧氧化，适合薄氧化层）Si+2H2O---SiO2+2H2（湿氧氧化，厚氧化层）-氧化生长速率线性率x=B/A(t+)O2抛物线率x2=B(t+)-氧化层质量要求厚度均匀，致密，清洁（无钠离子沾污）SiO2Si7/17/202130IC基础工艺(5)－离子注入-离子注入原理杂质分布投影射程和标准偏差-离子注入掺杂的优点掺杂量可精确控制温度低　易得浅结