[信息与通信]集成电路制造工艺.pdf

• 集成电路设计基础 3章 集成电路基本工艺 • 引言 *为何要介绍IC制造工艺？ 成电路设计人员虽然不需要直接参与 成电路的工艺流程和掌握工艺的细节，但 了解集成电路制造工艺的基本原理和过 程，对于集成电路设计大有裨益。 *本章简单介绍 成电路的基本加工工艺。 *这些工艺可应用于各类半导体器件和集成 电路的制造过程。 2 • 3章 IC基本工艺 3.1 外延生长 3.2 掩膜制作 3.3 光刻 3.4 刻蚀 3.5 掺杂 3.6 绝缘层形成 3.7 金属层形成 3 • 3.1 外延生长 •“外延” 指在单晶衬底上生长一层新单晶的技 术。新生单晶层的晶向取决于衬底，由衬底向 外延伸而成，故称“外延层”。 外延生长之所以重要，在于外延层中的杂质 浓度可以方便地 过控制反应气流中的杂质含 量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与 掺杂水平。 4 • 3.1 外延生长(Epitaxy) 外延生长的目的 n 半导体工艺流程中的基片是抛光过的晶圆基片, 直经在50到200mm(2-8英寸)之间,厚度约几百 微米. n 尽管有些器件和IC可以直接做在未外延的基片 上,但大多数器件和IC都做在经过外延生长的 衬底上.原因是未外延过的基片性能常常不能 满足要求.外延的目的是用同质材料形成具有 不同的掺杂种类及浓度,因而具有不同性能的 晶体层.外延也是制作不同材料系统的技术之 一. 外延生长后的衬底适合于制作有各种要求 的器件与IC,且可进行进一步处理. 5 • n 双极型集成电路元器件间的隔离问题可 通过外延与隔离扩散技术相结合而获得 解决。外延技术还可用于解决高频功率 器件的击穿电压与集电极串联电阻对集 电极电阻率要求之间的矛盾；掺杂较少 的外延层保证了较高的击穿电压，高掺 杂的衬底降低了集电极的串联电阻。 6 • 3.1 外延生长(Epitaxy) n 不同的外延生长工艺可制 不同的材料系统. n 可以在硅衬底上生长上GaAs，在GaAs上生长上 InP。 各种外延生长工艺 n 液态生长 n 气相外延生长 n 金属有机物气相外延生长 n 分子束外延生长 7 • 液态生长(LPE : Liquid Phase Epitaxy) n LPE意味着在晶体衬底上用金属性的溶液形 成一个薄层。在加热过的饱和溶液里放上晶 体,再