《微电子学概论》ch4集成电路制造工艺ppt课件.ppt

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1、集成电路制造工艺—制造业—芯片制造过程由氧化、淀积、离子注入或蒸发形成新的薄膜或膜层曝光刻蚀硅片测试和封装用掩膜版重复20-30次需要集成的内容有源器件－制备在同一衬底上，相互隔离（二极管、双极晶体管、MOSFET）无源器件（电阻、电容等）互连引线PN+N+AlAlP＋P＋集成电路设计与制造的主要流程框架设计芯片检测单晶、外延材料掩膜版芯片制造过程封装测试系统需求集成电路的设计过程：设计创意+仿真验证是功能要求行为设计（VHDL）行为仿真综合、优化——网表时序仿真布局布线——版图后仿真否是否否是—设计业—集成电路芯片的显微照片双极工艺双极集成电路CMOS工艺CMOS集成电路集成电路工艺NPN晶

2、体管N沟道MOS晶体管CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)：目前应用最为广泛的一种集成电路，约占集成电路总数的95%以上。集成电路制造工艺前工序：（重点）形成半导体器件的核心部分，管芯。后工序：封装，测试等。辅助工序：超静卫生环境，高纯水气设备，掩膜版的制备和材料准备等。集成电路制造工艺图形转换技术：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上掺杂技术：根据设计的需要，将各种杂质掺杂在需要的位置上，形成晶体管、接触等薄膜制备技术：制作各种材料的薄膜隔离技术封装技术OUTLINEPatternTransferLithographyEtchingOxidationDiffusi

3、onIonImplantationDopingFilmPreparationChemicalVaporDepositionPhysicalVaporDepositionPackagingInsulation图形转换：光刻技术光刻胶、掩膜版光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体。光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变。正胶：曝光后可溶，分辨率高负胶：曝光后可溶，分辨率差，适于加工线宽≥3m的线条光刻技术Mask掩膜版-definesthepatternLithography光刻-topatterns

4、ilicondioxidePhotoresist光刻胶-acid-resistantmaterialbeforeUV-light,butsolubleafter正胶：曝光后可溶负胶：曝光后不可溶光刻的主要步骤涂胶在洁净干燥的硅片表面均匀涂一层光刻胶方法：胶滴在硅片上，硅片高速旋转前烘使光刻胶中的溶剂挥发，胶层成为固态的薄膜，附着力增加；从而使曝光和未曝光的部分选择性好。方法：热垫板等。曝光受光照射的光刻胶发生光化学反应。确定图案的形状和尺寸；掩膜版显影已曝光的芯片侵入显影液中，通过溶解部分光刻胶的方法，使胶膜中的潜影显出。后烘（坚膜）使显影后的图形牢固粘附在硅片上。方法：热垫板等。接触式光刻：

5、分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。接近式光刻：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(10～25m)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低。投影式光刻：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上的曝光方法，目前用的最多的曝光方式。几种常见的光刻方法甚远紫外线(EUV)电子束光刻(EBL,ElectronBeamLithography)X射线离子束光刻超细线条光刻技术光刻录像图形转换：刻蚀技术目的：通过光刻的方法在光刻胶上得到的图形是临时图形，必须将光刻胶上的图形转移到硅片上，即将未被光刻胶掩蔽的部分通过选择性腐蚀去掉，从而得到集成电路真正的图形。刻蚀技术湿法刻蚀：利用液态化学试剂

6、或溶液通过化学反应进行刻蚀的方法关键：选择性。干法刻蚀：主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基(处于激发态的分子、原子及各种原子基团等)与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的关键：对图形的控制性。湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用：磨片、抛光、清洗、腐蚀优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差刻蚀技术：湿法刻蚀湿法化学刻蚀，一般都是各向同性，横向和纵向的刻蚀速度相同，因此，湿法刻蚀得到的图形的横向钻蚀比较严重。为了适应集成电路特征尺寸的减小提高刻蚀的各向异性。溅射与离子束铣蚀等离子刻蚀反应离子刻蚀(ReactiveI

7、onEtching，RIE)刻蚀技术：干法刻蚀溅射与离子束铣蚀(SputteringandIonBeamMilling)：通过高能惰性气体离子的物理轰击作用刻蚀，各向异性性好，但选择性较差等离子刻蚀(PlasmaEtching)：利用放电产生的游离基与材料发生化学反应，形成挥发物，实现刻蚀。选择性好、对衬底损伤较小，但各向异性较差反应离子刻蚀(ReactiveIonEtching，RIE)：通过活