集成电路工艺简介试题.ppt

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、半导体芯片制作工艺 A 氧化、扩散 B 光刻 C 金属化（布线） D 钝化 1、电路和集成电路 1、电路和集成电路 2、半导体材料及其特性 导体:容易导电的物体，叫导体。如：各种金属，酸碱 盐的水溶液，大地，人体等。 绝缘体:不容易导电的物体，叫绝缘体。如：玻璃，陶瓷，橡胶，塑料等。 半导体电导率介于金属与绝缘体之间的材料，叫半导体。 2、半导体材料及其特性 纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。 半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感，可以通过掺杂改变其导电性。 杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。 N型半导体和P型半导体结合形成PN结。 2、半导体材料及其特性 PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到N区，PN结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电流小。 3、半导体芯片制作 4、半导体芯片制作工艺 A 氧化、扩散 B 光刻 C 金属化（布线） D 钝化 热氧化的基本装置 离子注入 离子注入是把具有一定能量的带电粒子掺入到硅等衬底中。典型的离子能量是30~300keV，典型的注入剂量是1011~1016离子数/cm2。 离子注入的主要优点在于杂质掺入量可以更加精确控制并且重复性好，以及加工温度比扩散工艺低。 D钝化 在集成电路制作好以后，为了防制外部杂质，如潮气、腐蚀性气体、灰尘侵入硅片，通常在硅片表面加上一层保护膜，称为钝化。???? 金属化薄膜的制备 真空蒸发镀膜 真空蒸发技术是对淀积薄膜的源材料施加热能或动能，使之分解为原子或原子的集合体，并输运到硅片表面后结合或凝聚在硅片表面而形成薄膜。 蒸发过程：（1）被蒸发物质由凝聚相（固体或液体）转化为汽相；（2）汽相原子或分子在真空系统中输运；（3）汽相原子或分子在衬底上淀积、成核和生长。 电子束蒸发 原理 电子束蒸发是利用阴极电子枪发射出电子，电子束在电场作用下穿过加速极阳极进入磁场空间，通过调节磁场强度控制电子束的偏转半径，准确地打到坩埚内的蒸发源上（Al 或 Ti等），将电子的动能转变为热能，使金属熔化并蒸发到硅片表面上，形成薄膜。 EBX2000电子束蒸发台 Varian3180溅射台 MARK50电子束蒸发台 * 集成电路制造工艺简介 ? 王武汉 2012-12-20 电路：由金属导线和电子部件组成的导电回路，称其为电路。 集成电路：是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，成为具有所需电路功能的微型结构； 利用半导体材料的特性，采用选择性掺杂的方法，制作电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件，再布线互连一起，成为具有所需功能的电路。 * SiO2 SiO2 SiO2 P N N N P 光刻：形成扩散窗口 扩散：形成P区 SiO2 氧化：形成SiO2薄膜（屏蔽） 光刻、扩散：形成n区 二极管和三极管制作流程 N N N * 芯片加工 衬底硅片 薄膜形成 图形形成 掺杂 氧化 光刻 离子注入 扩散 金属化 芯片制造流程 * A 氧化 氧化工艺是半导体器件和集成电路制造中的最基本工艺。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 * 定义： 所谓氧化是指Si原子与O原子结合形成SiO2的过程。为满足半导体和集成电路生长的要求，出现了制备膜的多种方法。 Si+O2→SiO2 Si+H2O→SiO2+2H2↑ 机理： 硅的热氧化经过了以下几个过程： 氧气(O2)或水(H2O)等氧化剂，被吸附在SiO2表面；(扩散或吸附) 氧化剂以扩散形式穿过SiO2达到SiO2--Si界面(扩散) 氧化剂在界面处与Si反应形成SiO2(反应) Si SiO2 气体O2或H2O 吸附 扩散 反应 Si Si Si SiO2 氧化前 氧化后 氧化膜刻蚀 特点： 热氧化膜生长时，并不是堆积在硅表面，而且要“吃掉”部分硅。这是热氧化工艺与CVD工艺的主要区别。 h 经过过滤的空气 排气口 至排气管 石英罩 熔凝石英管 熔凝石英舟 电阻加热器 氧化气体O2或H2O+携带气体 硅片 * A 扩散（掺杂）技术 掺杂是指用