IC基础知识及制造工艺流程-050701PPT课件.ppt

2020 3 25 新员工入职培训 IC基础知识 制造工艺流程 0 2020 3 25 1 IC基础知识 2020 3 25 2 集成电路产业链 2020 3 25 3 硅片和芯片 2020 3 25 4 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 2020 3 25 5 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 2020 3 25 6 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 砷化镓 磷化铟 导体电阻率 10 3 10 8 cm金 银 铜 铝 2020 3 25 7 周期表中硅及相关元素 2020 3 25 8 掺磷 型硅 2020 3 25 9 掺硼 型硅 2020 3 25 10 硅的掺杂和电阻率 型和 型硅 型掺杂元素硼 铝 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 1x1018硼0 01 0 05 cm 基区 1x1020磷1 0 0008 cm 发射区 2020 3 25 11 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 2020 3 25 12 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 2020 3 25 13 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 半导体场效应晶体管 2020 3 25 14 双极型集成电路 NPN 2020 3 25 15 双极型集成电路 PNP 2020 3 25 16 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 2020 3 25 17 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 2020 3 25 18 IC基础工艺技术图形转移 2020 3 25 19 IC基础工艺 1 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 2020 3 25 20 光刻机 2020 3 25 21 IC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 2020 3 25 22 IC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 2020 3 25 23 RIE刻蚀装置 ParallelPlate 2020 3 25 24 RIE刻蚀机 AME8330 2020 3 25 25 IC基础工艺 2 刻蚀 2020 3 25 26 IC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 2020 3 25 27 IC基础工艺 3 扩散 2020 3 25 28 IC基础工艺 3 扩散 2020 3 25 29 扩散 氧化 炉 2020 3 25 30 IC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 2020 3 25 31 IC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可带胶注入 2020 3 25 32 IC基础工艺 5 离子注入 2020 3 25 33 IC基础工艺 5 离子注入 2020 3 25 34 IC基础工艺 6 外延 Si Si Si SiCl4 H2 HCl 2020 3 25 35 外延炉 2020 3 25 36 IC基础工艺 7 化学气相淀积 CVD 原理SiH4 O2SiO2 2H2Si OC2H5 4SiO2 副产物SiH4Si 2H2 LPCVD和PECVD PSG和BPSG 用途导电层间绝缘层 钝化层 2020 3 25 37 CVD系统 CVD系统组成 气体源和输气系统质量流控制反应器加热系统 2020 3 25 38 2020 3 25 39 IC基础工艺 8 溅射 金属 基座 硅片 靶 轰击离子Ar 溅射原子 2020 3 25 40 IC基础工艺 8 溅射 金属 常用金属化材料 铝硅系统优点低电阻率低接触电阻 纯Al AlSi 防铝尖刺 AlSiCu 抗电迁移 合金化 多层布线 2020 3 25 41 2020 3 25 42 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 2020 3 25 43 集成电路技术发展趋势 特征线宽不断变细 集成度不断提高 芯片和硅片面积不断增大 数字电路速度不断提高 结构复杂化 功能多元化 2020 3 25 44 IC技术发展趋势 1 特征线宽随年代缩小 2020 3 25 45 IC技术发展趋势 2 硅片大直径化 2020 3 25 46 IC技术发展趋势 3 CPU运算能力 2020 3 25 47 IC技术发展趋势 4 结构复杂化功能多元化 2020 3 25 48 IC制造工艺流程 2020 3 25 49 双极型集成电路工艺流程 1 埋层 埋层光刻 埋层注入Sb P 111 Sub10 20 cm 2020 3 25 50 双极型集成电路工艺流程 1 埋层 埋层扩散 P衬底 N 埋层 2020 3 25 51 2020 3 25 52 双极型集成电路工艺流程 2 外延 PSub N Epi N 埋层 2020 3 25 53 双极型集成电路工艺流程 3 隔离 隔离光刻 隔离注入 2020 3 25 54 双极型集成电路工艺流程 3 隔离 隔离扩散 N Epi N P P 2020 3 25 55 双极型集成电路工艺流程 3 隔离 2020 3 25 56 双极型集成电路工艺流程 4 基区 基区光刻 硼离子注入 基区扩散 N埋层 P P 基区 2020 3 25 57 双极型集成电路工艺流程 5 发射区 发射区光刻 磷离子注入 发射区扩散 2020 3 25 58 双极型集成电路工艺流程 6 接触孔 接触孔光刻 接触孔腐蚀 2020 3 25 59 双极型集成电路工艺流程 7 金属连线 溅射金属 Al或AlSiCu 光刻 腐蚀 2020 3 25 60 2020 3 25 61 集成电路制造环境 超净厂房无尘 恒温 恒湿 超净水 超净气体常用气体 N2 O2 H2 纯度 99 9999 颗粒控制严0 5 L 超净化学药品纯度 颗粒控制 2020 3 25 62 IC制造环境 1 净化级别和颗粒数 2020 3 25 63 净化室 2020 3 25 64 IC制造环境 2 超纯水 极高的电阻率 导电离子很少 18M 无机颗粒数 5ppb SiO2 总有机碳 TO