集成电路工艺总复习资料.ppt

集成电路工艺 考试方式 1、闭卷 2、成绩构成： 平时成绩（到课率、交作业）占30％ 期末考试70％ 第一章：绪论 本章主要内容 §1.1 半导体产业介绍（书中第1章） §1.3 硅和硅片制备（书中第4章） 几个时间节点重大发明 1947年发明固体晶体管（肖克莱、巴丁、布拉顿） 1957年第一个硅平面晶体管诞生 1959年发明硅基集成电路（诺伊思、基尔比） 集成电路时代（20世纪60年代后） 集成电路发展的五个时代 集成电路的概念 集成电路是把电阻、电容、二极管、晶体管等多个元器件制作在一个芯片上，并具有一定功能的电路。 集成度 是指每个芯片上的元器件数。 §1.1 半导体产业介绍 7.集成电路制造集成电路制造步骤： Wafer preparation(硅片准备) Wafer fabrication (硅片制造) Wafer test/sort (硅片测试和拣选) Assembly and packaging (装配和封装) Final test(终测) §1.1 半导体产业介绍 8. 集成电路的发展趋势 芯片性能不断提高 芯片可靠性不断提高 芯片成本不断降低 特征尺寸（ Critical Dimension,CD）的概念 特征尺寸是芯片上的最小物理尺寸，是衡量工艺难度 的标志，代表集成电路的工艺水平。 在CMOS技术中，特征尺寸通常指多晶硅栅的线宽 在双极技术中，特征尺寸通常指接触孔的尺寸 摩尔定律： △ IC 的集成度将每一年半翻一番（即每18个 月增长1倍） （由Intel 公司创始人戈登.摩尔提出） §1.3 硅和硅片制备 晶胞 是组成晶体的最小 重复单元。 多晶和单晶 3. 晶向 晶向的表示法 晶面 不同晶向的硅片，它的化学、电学、和机械性质都不同，这会影响最终的器件性能。 例如迁移率，界面态等。 本章习题 §1.1 （书中第一章）： 3、4 §1.3 （书中第四章）： 12 本章作 业 §1.1 （书中第一章）： 1.什么叫集成电路？写出 IC 制造的５个步骤 2.集成电路的发展趋势是什么？什么是摩尔定律？ 3.什么是特征尺寸？ §1.3 （书中第四章）： 4. 请描述多晶和单晶 第二章 氧 化 硅热氧化 2.2 氧化原理 硅热氧化的概念： 硅热氧化是氧分子或水分子在高温下与硅发生化学反应，并 在硅片表面生长氧化硅的过程。 氧化的工艺目的： 在硅片上生长一层二氧化硅层以保护硅片表面、器件隔离、 屏蔽掺杂、形成电介质层等。 氧化方式及其化学反应式： ■ 干氧氧化：Si＋O2 →SiO2 ■ 湿氧氧化：Si ＋ H2O ＋O2 → SiO2+H2 ■ 水汽氧化：Si ＋ H2O → SiO2 ＋ H2 ■ 硅的氧化温度：750 ℃ ～1100℃ 氧化过程 氧化物生长速率 氧化层生长第一阶段（≤150? ）线性： 氧化层生长第二阶段（ ＞ 150?） 抛物线生长阶段： 其中X为氧化层厚度 B/A为线性速率系数、B为抛物线速率系数 t为生长时间 B/A和B与温度、氧化剂浓度，反应室压力等因素有关。 影响二氧化硅生长的因素 氧化温度： 氧化时间： 掺杂效应：重掺杂的硅要比轻掺杂的氧化速率快 硅片晶向：111硅单晶的氧化速率比100稍快 反应室的压力：压力越高氧化速率越快 氧化方式：湿氧氧化比干氧氧化速度快 热生长SiO2 – Si 系统 热生长SiO2 – Si 系统中的实际电荷情况 热生长SiO2 – Si 系统 在实际的SiO2 – Si 系统中，存在四种电荷： 1. 可动电荷： 指Na＋、K＋离子，来源于工艺中的化学试剂、器皿和各种沾污等。 2. 固定电荷：指位于SiO2 – Si 界面2nm以内的过剩硅离子，可采用掺氯氧化降低。 3. 界面态：指界面陷阱电荷(缺陷、悬挂键），可以采用氢气退火降低。 4. 陷阱电荷：由辐射产生。 掺氯氧化工艺 在氧化工艺中，通常在氧化系统中通入少量的HCl气体（浓度在3％以下）以改善SiO2的质量。其优点： 1、氯离子进入SiO2－Si界面与正电荷中和以减少界面处的电荷积累 2、氧化前通入氯气处理氧化系统以减少可动离子沾污 氧化消耗硅 选择性氧化：常用于硅的局部场氧化LOCOS （LOCal Oxidation of Silicon） 三种热氧化层质量对比 热生长氧化层与沉积氧化层的区别 1. 结构及质量：热生长的比沉积的结构致密， 质量 好。 2. 成膜温度：热生长的比沉积的温度高。可在400℃获得沉积氧化层，在第一层金属布线形成完进行，做为金属之间的层间介质和顶层钝化层。