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集成电路的制造工艺流程讲述
半导体制造工艺流程
半导体相关知识
本征材料:纯硅 9-10个9
250000Ω.cm
N型硅: 掺入V族元素--磷P、砷As、锑Sb
P型硅: 掺入 III族元素—镓Ga、硼B
PN结:
N
P
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半导体元件制造过程可分为
前段(Front End)制程
晶圆处理制程(Wafer Fabrication;简称 Wafer Fab)、
晶圆针测制程(Wafer Probe);
後段(Back End)
构装(Packaging)、
测试制程(Initial Test and Final Test)
一、晶圆处理制程
晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与电子元件(如电晶体、电容体、逻辑闸等),为上述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程 ,以微处理器(Microprocessor)为例,其所需处理步骤可达数百道,而其所需加工机台先进且昂贵,动辄数千万一台,其所需制造环境为为一温度、湿度与 含尘(Particle)均需控制的无尘室(Clean-Room),虽然详细的处理程序是随著产品种类与所使用的技术有关;不过其基本处理步骤通常是晶圆先经过适 当的清洗(Cleaning)之後,接著进行氧化(Oxidation)及沈积,最後进行微影、蚀刻及离子植入等反覆步骤,以完成晶圆上电路的加工与制作。
二、晶圆针测制程
经过Wafer Fab之制程後,晶圆上即形成一格格的小格 ,我们称之为晶方或是晶粒(Die),在一般情形下,同一片晶圆上皆制作相同的晶片,但是也有可能在同一片晶圆 上制作不同规格的产品;这些晶圆必须通过晶片允收测试,晶粒将会一一经过针测(Probe)仪器以测试其电气特性, 而不合格的的晶粒将会被标上记号(Ink Dot),此程序即 称之为晶圆针测制程(Wafer Probe)。然後晶圆将依晶粒 为单位分割成一粒粒独立的晶粒
三、IC构装制程
IC構裝製程(Packaging):利用塑膠或陶瓷包裝晶粒與配線以成積體電路
目的:是為了製造出所生產的電路的保護層,避免電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。
半导体制造工艺分类
PMOS型
双极型
MOS型
CMOS型
NMOS型
BiMOS
饱和型
非饱和型
TTL
I2L
ECL/CML
半导体制造工艺分类
一 双极型IC的基本制造工艺:
A 在元器件间要做电隔离区(PN结隔离、全介质隔离及PN结介质混合隔离)
ECL(不掺金) (非饱和型) 、TTL/DTL (饱和型) 、STTL (饱和型) B 在元器件间自然隔离
I2L(饱和型)
半导体制造工艺分类
二 MOSIC的基本制造工艺:
根据栅工艺分类
A 铝栅工艺
B 硅 栅工艺
其他分类
1 、(根据沟道) PMOS、NMOS、CMOS
2 、(根据负载元件)E/R、E/E、E/D
半导体制造工艺分类
三 Bi-CMOS工艺:
A 以CMOS工艺为基础
P阱 N阱
B 以双极型工艺为基础
双极型集成电路和MOS集成电路优缺点
双极型集成电路
中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗比较大
CMOS集成电路
低的静态功耗、宽的电源电压范围、宽的输出电压幅度(无阈值损失),具有高速度、高密度潜力;可与TTL电路兼容。电流驱动能力低
半导体制造环境要求
主要污染源:微尘颗粒、中金属离子、有机物残留物和钠离子等轻金属例子。
超净间:洁净等级主要由 微尘颗粒数/m3
0.1um 0.2um 0.3um 0.5um 5.0um
I级 35 7.5 3 1 NA
10 级 350 75 30 10 NA
100级 NA 750 300 100 NA
1000级 NA NA NA 1000 7
半导体元件制造过程
前段(Front End)制程---前工序
晶圆处理制程(Wafer Fabrication;简称 Wafer Fab)
典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程
一次氧化
衬底制备
隐埋层扩散
外延淀积
热氧化
隔离光刻
隔离扩散
再氧化
基区扩散
再分布及氧化
发射区光刻
背面掺金
发射
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