集成电路工艺简介.ppt

1、集成电路制造工艺简介，王武汉2012-12-20，A，2，主要内容，1，电路和集成电路2，半导体材料及其特性3，半导体芯片制作4，半导体芯片制造工艺A氧化，扩散b光刻c金属化(布线)d钝化、A、4、1、电路和集成电路：小型电子设备或部件。使用将一个电路所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等组件和布线相连接的固定工艺，使其成为具有所需电路功能的微结构。A，5，2，半导体材料及其特性，导体：容易导电物体，称为导体。各种金属、酸碱水溶液、大地、人体等。绝缘体：不易导电的物体称为绝缘体。玻璃、陶瓷、橡胶、塑料等。半导体的电导率介于金属和绝缘体之间的材料称为半导体。A，6，2，半导体材料及其特性，纯度

2、高的半导体材料称为固有半导体，在室温下电阻很高，是电的不良导体。半导体材料的导电性对微量杂质很敏感，可以通过掺杂改变导电性。杂质半导体在传导带电子传导的情况下称为n型半导体，在原子价对公点传导的情况下称为p型半导体。n型半导体和p型半导体结合形成PN结。A，7，2，半导体材料及其特性，PN连接具有单向导电特性，加电压使电流从p区域流向n区域，PN连接由于低电阻，电流大；相反，高电阻，小电流。A，8，3，利用半导体芯片制作、半导体材料的特性，使用可选掺杂方法，制作电路所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元素，然后通过互布线成为所需功能的电路。A、9、9、SiO2、SiO2、SiO2、p、n、

3、n它的主要目的和用途是：杂质扩散或离子注入的掩蔽膜-选择性扩散，Sio2，为了满足半导体和集成电路的增长要求，出现了多种准备胶片的方法。si O2Si O2 si H2OSiO 2 H2机理：硅的热氧化通过氧(O2)或水(H2O)等氧化剂吸附在SiO 2表面；氧化剂以通过siO2扩散的形式到达sio 2-Si界面(扩散)氧化剂在界面中与Si反应，从而达到SiO2(反应)，Si，Sio 2，h，A，14，热氧化的基本装置，A，15，15，A扩散(掺杂)技术，掺杂根据所需浓度和分布将所需杂质混入半导体等物质中，改变物质的电气特性，实现形成半导体器件的目的。可以利用掺杂技术制造p-n接头、电阻器、欧

4、姆接触和互连等。A，16，16，离子注入：离子注入使掺杂原子电离。然后带电荷的离子加速，以更高的能量注入半导体。在高温下退火后注入的离子激活会导致施主或股东的作用(如果激活注入离子，就会移动到晶格位置，起到电活性掺杂作用)，使材料恢复到晶体状态(因为如果容量高，就会严重损伤硅单晶体，使其成为非晶硅)。，A，17，离子注入离子注入是将具有一定能量的带电粒子混合在硅等基板上。典型的离子能量为30300keV，典型的注入容量为10111016离子数/cm2。离子注入的主要优点是杂质掺入量控制更精确，重复性更好，处理温度低于扩散工艺。A，18，18，扩散原理，扩散运动是微粒子(原子或分子)热运动的统计

5、结果。在一定温度下，杂质原子克服一定的阻力，进入半导体，在其中缓慢移动。这种杂质原子不是取代硅的地方，或位于晶体的缝隙中，因此扩散也有两种方法：替代扩散和间隙扩散。扩散运动总是从浓度高的地方转移到浓度低的地方。宏观上似乎有使原子在浓度下降的方向上运动的力量，运动的快速速度与温度、浓度梯度有关。A，19，TMX9000氢氧合成炉NV10-160大束离子注入机，A，20，B光刻大纲1，光刻是表面处理技术；2，光刻是将复印图像和化学腐蚀相结合的综合技术。1，涂层，前烘焙：2，曝光：3，显影，坚膜：4，腐蚀：5，去除剂：光刻工艺，A，23，23，光刻工艺：1，涂层二极管、电阻、电容和其他组件通过金属薄

6、膜线(互连)连接起来，形成完整的电路和系统，金属化系统和金属化过程的优缺点会影响整个电路的电气特性和可靠性。 要提高电路速度和强度，应尽量减少互连，或使用多层金属化系统。A，26，金属化系统要求1，提供高电导率，低电阻互连引线；2、n与硅、p硅或高掺杂多晶硅的低电阻欧姆接触形成；3、硅、SiO2的强粘合；4、电力移动能力强；5、电化学防腐能力；6、沉积和刻蚀容易；7、超声波或热压粘接容易，粘接点能经受长期操作；8、多层互连时，层和层之间不相互渗透或扩散。A，27，符合上述要求的最佳金属材料是铝(Al)。缺点主要电气移动问题；硅在Al/Si接口中扩散到铝，以引起楔状和耐蚀性等问题。解决方案：Al

7、-Si、Al-Si-Cu合金；Pt-Si、p B- Si；TiW、TiN等。A，28，3，金属化互连系统的失败和改进措施1，铝尖楔现象(结穿孔现象)是硅溶解铝，特别是在多个点大量溶解形成的。把铝像锋利的钉子一样刺进硅中，引起PN结的短路故障。A，29，连接到接触孔的纵向结构，A，30，硅集成电路的金属化系统，A，31，金属化互连技术金属化系统金属化互连分为以下两类：(1)基于铝的金属化系统、接触层、粘合层和无阻隔的简单工艺，容易与铝导线结合，产品价格低廉，可广泛使用。但是电阻很差。(2)基于金的金属化互连，防电移动功能，特别是金球形热压粘接，粘接点特别坚固，可靠性高，适合特殊要求。A，32，金属化膜制备真空蒸发涂层真空蒸发技术是将热能或动能应用于沉积膜的源材料，分解成原子或原子集合体，然后在硅表面结合或凝聚，形成薄膜。蒸发过程：(1)蒸发的物质从冷凝(固体或液体)转变为蒸汽。(2)蒸汽相原子或分子从真空系统输送。(3)气相原子或分子在基板上沉积、成核和生长。A，33，电子束蒸发原理电子束蒸发利用阴极电子枪发射电子，电子束通过电场作用通过加速极阳极进入磁场空间，调整磁场强度，控制电子束偏转半径，精确接触坩埚内的蒸发源(Al或Ti等)，将电子的动能转换为热能，使金