集成电路的制造工艺

1、第二章集成电路制造工艺，第一节双极集成电路工艺流程，第二节金属氧化物半导体集成电路工艺流程，第三节外延工艺，第四节氧化工艺，第五节化学气相沉积法，第六节掺杂技术，第七节光刻技术，第八节刻蚀技术，第二章集成电路制造工艺， 第9节沉积工艺第10节表面钝化技术第11节隔离技术第12节微电子工艺环境第13节衬底材料第1节双极集成电路工艺流程PN结隔离方法制造双极集成电路的典型工艺流程。 图1、第2节金属氧化物半导体集成电路制造工艺流程图N沟道铝栅NMOS晶体管图1金属氧化物半导体集成电路工艺流程图2金属氧化物半导体反相器图2主要工艺流程图3、第3节外延工艺采用外延技术有以下优点：采用外延技术可以提高高

2、频大功率晶体管的频率和功率特性。在双极集成电路的制造过程中，很容易通过外延技术实现隔离。薄单晶的电阻率、导电类型、厚度、杂质分布等参数可根据需要通过外延技术轻松控制。增加了工艺设计和器件制造的灵活性。外延生长的方法和原理气相外延生长方法和气相外延生长原理其它外延技术液相外延：液相外延是在溶液中生长晶体的方法。液相外延的优点是可以获得高纯度的外延层。分子束外延：分子束外延实际上是一种直接沉积技术。分子束外延的优点是可以精确控制外延层的化学成分、杂质分布和厚度。二氧化硅的性质和功能二氧化硅是一种理想的电绝缘材料。实验表明，二氧化硅在室温附近的较宽温度范围内具有稳定的性能和较高的电阻率。二氧化硅的化

3、学性质非常稳定。实验表明，某些杂质在二氧化硅中的扩散系数小于在硅中的扩散系数，因此二氧化硅薄膜可以作为扩散掩膜层。二氧化硅的电容性能由介电常数表征。(2)二氧化硅薄膜的作用在金属氧化物半导体集成电路中，二氧化硅层用作金属氧化物半导体场效应晶体管的绝缘栅介质。二氧化硅层可在掺杂期间用作掩蔽层，并用作注入离子的阻挡层。二氧化硅薄膜保护并钝化器件表面。二氧化硅薄膜用作制造电容器的介电材料。二氧化硅薄膜在集成电路中用作隔离介质和电绝缘介质。二氧化硅层的热生长机理干氧氧化法。干氧氧化中氧化层的生长机理是氧分子在高温下与硅片表面的硅原子发生化学反应，在硅片表面形成二氧化硅层。水蒸气氧化硅生长氧化层的机理是

4、：在高温下，水蒸气与硅材料表面接触时，水分子与硅材料表面的硅原子反应形成二氧化硅层。在实际生产中，广泛使用的氧化方法有：干氧、湿氧和干氧交替氧化生长二氧化硅，以及二氧化硅薄膜的制备方法。第五节化学气相沉积化学气相沉积是指通过气态物质的化学反应在衬底上沉积薄膜材料的过程。化学气相沉积技术具有沉积温度低、沉积膜成分和厚度容易控制、均匀性和重复性好、应用范围广、设备简单等诸多优点。1化学气相沉积二氧化硅薄膜低温和高温2制备多晶硅薄膜3制备氮化硅薄膜常用的方法是化学气相沉积。等离子体化学气相沉积被广泛使用。第六节掺杂技术掺杂是指将所需杂质掺杂到半导体特定区域的技术。目的是改变电气专业1扩散原理(1)扩

5、散本质和扩散方法集成电路技术中的扩散是指在一定温度下，第v族的硼(b)或磷(p)和砷(AS)等原子可以克服电阻，进入半导体(硅)并缓慢移动。杂质原子进入半导体有两种方式：替代扩散和间隙扩散。(2)两种表面源扩散方程的求解图1图2 (3)扩散过程薄层电阻的主要参数。图3图4 PN结深度Xj研磨角方法Xj=dsin图滚沟方法Xj=ab/2R图(4)在大规模集成电路制造工艺中应减少或避免杂质的横向扩散图、2扩散工艺固体源扩散装置图该工艺如下：首先，激活固体氮化硼源，并将激活的氮化硼源放置在反应室中，与硅晶片距离相等。加热至960进行扩散，将预沉积的硅片在稀氢氟酸中漂白，去除硼掺杂的二氧化硅(硼硅酸盐

6、玻璃)层，继续再分布扩散。3离子注入掺杂技术离子注入装置示意图离子源磁分析器加速器。焦点和扫描器。靶室和光束偏转板。真空排气系统和电气控制器。(2)离子注入原理示意图(3)离子注入的杂质分布(4)离子注入掺杂技术的特点注入的杂质离子由质量分析仪选择，所选离子纯度高，能量单一，保证掺杂纯度不受杂质源纯度的影响。离子注入可以在较低的温度(400)下进行，因此可以避免由热扩散引起的晶体缺陷。离子注入具有良好的掺杂均匀性，可以在大面积上形成薄而均匀的掺杂层，横向扩散比热扩散小得多。离子注入技术可以独立控制注入离子的能量和剂量，从而可以精确控制掺杂浓度和掺杂深度。第7节光刻工艺1在二氧化硅薄膜光刻工艺流

7、程上打开窗口的光刻工艺步骤(1)清洁的硅晶片；(2)涂感光胶；(3)预干燥；(4)暴露；(5)发展；(6)薄膜硬化和腐蚀；(7)清洗光刻胶剥离光刻工艺。涂上光刻胶。预烘焙。曝光。发展。硬膜。腐蚀。脱脂。清洁。常用的光刻方法常用的光刻方法包括接触光刻、接近光刻和投影光刻。图、3超细线曝光技术远紫外曝光技术。电子束曝光技术。离子束曝光技术。x光曝光技术。第8节蚀刻技术1湿法蚀刻湿法蚀刻是将晶片放入液体化学蚀刻溶液中进行蚀刻。根据被刻蚀薄膜的不同材料，制备不同的刻蚀溶液进行刻蚀。二氧化硅的腐蚀铝的腐蚀干法刻蚀干法刻蚀是在“活性气态”条件下，使刻蚀剂与被刻蚀的晶片表面接触。干蚀刻可分为等离子蚀刻、物理

8、蚀刻和反应离子蚀刻。沉积工艺在集成电路制造工艺中，真空蒸发和溅射通常用于沉积金属电极膜，两者都属于物理气相沉积技术。1真空蒸发法电阻加热蒸发图电子束蒸发2溅射技术、表面钝化技术为了提高器件的稳定性和可靠性，采取的主要措施是掺氯氧化。掺杂磷的氧化。氮化硅钝化膜。氧化铝钝化膜。隔离技术1双极集成电路中的隔离技术(1) PN结隔离图PN结隔离技术的优点是方法简单，易于制造，不需要特殊的技术和设备。但其缺点是由于PN结的漏电流，隔离性能不理想。隔离扩散时由于横向扩散，会占用更多的芯片面积，不利于提高集成度。隔离结面积大，由于PN结的电容效应，会影响高频放大器的频率响应和高速数字电路的速度。PN结隔离的

9、抗辐射能力差，并且受温度影响很大。这是因为、(2)pn结对对对隔离过程示意图(3)集电极隔离扩散过程示意图(4)双极集成电路介质隔离过程示意图氧化；光刻技术；腐蚀；(d)形成氧化硅；(e)生成多晶硅；(f)在N型硅双极集成电路中形成PN结介质隔离PN结-介质混合隔离工艺图；扩散保护环；(c)外延n型层；时间档；隔离氧化、2个金属氧化物半导体集成电路中的隔离工艺图(一)MOS项目管理办公室；p阱互补金属氧化物半导体；(1)标准场氧化隔离图(2)局部氧化隔离图、微电子技术加工环境1超净空间环境污染源。净化标准。超纯水超纯水的制备方法包括离子交换法、电渗析法和反渗透法。3超纯气体和化学试剂(1)气体纯度要求(2)化学试剂纯度要求、衬底材料加工微电子器件主要要求以下单晶衬底材料：导电类型。电阻率。一生。水晶完整性。晶体取向。方向标记。单晶的直径尽可能大。返回，返回，返