集成电路制造工艺 教学课件 作者 林明祥 第1章至第3章.ppt

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1、集成电路制造工艺第1章　绪　　论第2章　硅的晶体结构和硅单晶体制备第3章　氧化及热处理第1章　绪　　论1.1　微电子器件工艺的发展历史1.2　集成电路的发展历史1.3　集成电路制造工艺实例1.3.1　硅外延平面晶体管工艺流程1.3.2　双极型集成电路生产工艺流程1.3.3　MOS器件工艺流程1.1　微电子器件工艺的发展历史1.生长法2.合金法1.1　微电子器件工艺的发展历史1M1.tif图1-1　合金结型晶体管1.1　微电子器件工艺的发展历史图1-2　台面型晶体管1.1　微电子器件工艺的发展历史图1-3　平面型晶体管1.2　集成电路的发展

2、历史表1-1　集成电路技术的发展情况与展望1.2　集成电路的发展历史表1-2　以DRAM为代表的存储器技术发展趋势1.3　集成电路制造工艺实例1.3.1　硅外延平面晶体管工艺流程图1-4　硅外延平面晶体管的工艺流程图1.3.2　双极型集成电路生产工艺流程图1-5　双极型集成电路工艺流程图1.3.3　MOS器件工艺流程(1)铝栅N型沟道MOS晶体管工艺流程1.3.3　MOS器件工艺流程图1-6　铝栅N型沟道MOS晶体管工艺流程图(2)铝栅P阱CMOS集成电路工艺流程第2章　硅的晶体结构和硅单晶体制备2.1　硅的晶体结构2.2　硅晶体中的缺陷

3、和杂质2.2.1　点缺陷2.2.2　线缺陷2.2.3　面缺陷或体缺陷2.2.4　硅中杂质2.3　硅单晶体制备2.3.1　多晶硅的制备2.3.2　单晶硅的制备2.3.3　单晶硅性能测试2.4　硅单晶的加工及质量要求2.4.1　单晶硅的切割2.4.2　硅单晶片的研磨第2章　硅的晶体结构和硅单晶体制备2.4.3　硅单晶片的倒角2.4.4　硅单晶片的抛光2.5　习题2.1　硅的晶体结构图2-1　单晶与多晶的原子排列示意图a)单晶体　b)多晶体22.tif2.1　硅的晶体结构图2-2　晶向表示法2.1　硅的晶体结构图2-3　立方晶体的晶向与晶面的示

4、意图a)(111)晶面　b)(100)晶面　c)(110)晶面2.2　硅晶体中的缺陷和杂质2.2.1　点缺陷图2-4　简单晶格中点缺陷的位置和类型2.空位3.外来原子2.2.2　线缺陷2.2.3　面缺陷或体缺陷2.2.4　硅中杂质25.tif2.2.4　硅中杂质图2-5　受主杂质和施主杂质示意图a)本征硅　b)具有施主杂质(磷)的N型硅　c)具有受主杂质(硼)的P型硅2.3　硅单晶体制备2.3.1　多晶硅的制备1.多晶硅制备的方法(1)四氯化硅氢还原法2.3.1　多晶硅的制备图2-6　三种多晶硅制备方法工艺流程图(2)三氯氢硅氢还原法(3

5、)硅烷热分解法2.3.1　多晶硅的制备2.多晶硅提纯2.3.2　单晶硅的制备1.单晶硅的制备方法(1)直拉法2.3.2　单晶硅的制备图2-7　单晶生长机示意图1)清洁处理2)装炉2.3.2　单晶硅的制备3)加热熔化4)拉晶(2)悬浮区熔法2.3.3　单晶硅性能测试1.物理性能测试(1)单晶体检验(2)晶向测定(111)晶面的腐蚀坑是正三角形；(100)晶面腐蚀坑呈正方形；(110)晶面上的腐蚀坑呈长方形。2.电气参数测试(1)导电类型测试2.3.3　单晶硅性能测试28.tif2.3.3　单晶硅性能测试2M8.tif图2-8　热探针法测试导

6、电类型示意图(2)电阻率测试2.3.3　单晶硅性能测试图2-9　直流四探针法测量电阻率的示意图(3)非平衡少数载流子寿命测试3.缺陷检验2.3.3　单晶硅性能测试(1)化学腐蚀法(2)红外显微镜直接观察法(3)X射线衍射形貌照相法(4)扫描电子显微镜分析法4.杂质含量测试2.4　硅单晶的加工及质量要求2.4.1　单晶硅的切割1.滚磨工艺2.定向3.确定定位面4.晶片切割2.4.1　单晶硅的切割210.tif2.4.1　单晶硅的切割图2-10　内圆切割机示意图5.晶片切割的质量要求1)进刀速度过快，晶片因受力过大而破裂；2.4.1　单晶硅的

7、切割2)晶锭未粘牢固，在切割中晶片跌落而破裂；3)冷却液未对准刀刃上，从而使晶片受到过大的摩擦力；4)刀片变形，使晶片受力不均匀；5)鼓轮平衡失常而引起振动；6)主轴、鼓轮、刀片不是严格处于同心轴旋转。2.4.2　硅单晶片的研磨1.磨料选择2.研磨方法及设备3.研磨的注意事项(1)研磨板的选择(2)行星片的要求2.4.3　硅单晶片的倒角2.4.4　硅单晶片的抛光1.抛光原理2.抛光液1)在1升水中慢慢加入150％的二氧化硅粉，不断搅拌，然后加入氢氧化纳溶液，调节到pH＝9～11为止。2)氨气经四氯化硅液体后，再通入氢氧化纳熔液中，就生成二

8、氧化硅胶体，沉淀一段时间后，将上面的悬浮液轻轻倒出，并调节到合适的pH值即可使用。3)直接采用由化工厂生产的产品，如天津化学试剂厂生产的TSE系列抛光液。3.抛光注意事项(1)抛光液浓度对硅片