半导体器件与工艺教学课件电子教案全套课件.pptx

第4周2004年9月13日――9月17日;研究生学习的特点;研究生学习的特点;;集成电路制造工艺

;微电子学：Microelectronics

微电子学——微型电子学

核心——集成电路;集成电路：

IntegratedCircuit，缩写IC

通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能;

封装好的集成电路;;

硅单晶片与加工好的硅片

;集成电路设计与制造的主要流程框架;集成电路的设计过程：

设计创意

+

仿真验证;;集成电路芯片的显微照片;集成电路的内部单元(俯视图);沟道长度为0.15微米的晶体管;

50?m;N沟道MOS晶体管;CMOS集成电路(互补型MOS集成电路)：目前应用最为广泛的一种集成电路，约占集成电路总数的95%以上。;集成电路制造工艺;图形转换：光刻;正胶：曝光后可溶

负胶：曝光后不可溶;图形转换：光刻;三种光刻方式;图形转换：光刻;图形转换：刻蚀技术;图形转换：刻蚀技术;干法刻蚀;杂质掺杂;扩散;杂质横向扩散示意图;固态源扩散：如B2O3、P2O5、BN等;利用液态源进行扩散的装置示意图;离子注入;离子注入系统的原理示意图;离子注入到无定形靶中的高斯分布情况;退火;氧化工艺;氧化硅层的主要作用;SiO2的制备方法;进行干氧和湿氧氧化的氧化炉示意图;化学汽相淀积(CVD);化学汽相淀积(CVD);APCVD反应器的结构示意图;LPCVD反应器的结构示意图;平行板型PECVD反应器的结构示意图;化学汽相淀积(CVD);化学汽相淀积(CVD);物理气相淀积(PVD);蒸发原理图;集成电路工艺;作业;集成电路制造工艺

;CMOS集成电路制造工艺;形成N阱

初始氧化

淀积氮化硅层

光刻1版，定义出N阱

反应离子刻蚀氮化硅层

N阱离子注入，注磷;;;;Salicide工艺

淀积多晶硅、刻蚀并形成侧壁氧化层；

淀积Ti或Co等难熔金属

RTP并选择腐蚀侧壁氧化层上的金属；

最后形成Salicide结构;;形成N管源漏区

光刻，利用光刻胶将PMOS区保护起来

离子注入磷或砷，形成N管源漏区

形成P管源漏区

光刻，利用光刻??将NMOS区保护起来

离子注入硼，形成P管源漏区;;;;;;;双极集成电路

制造工艺;制作埋层

初始氧化，热生长厚度约为500～1000nm的氧化层

光刻1#版(埋层版)，利用反应离子刻蚀技术将光刻窗口中的氧化层刻蚀掉，并去掉光刻胶

进行大剂量As+注入并退火，形成n+埋层;;;;;;;;金属化

淀积金属，一般是铝或Al-Si、Pt-Si合金等

光刻6#版(连线版)，形成金属互连线

合金：使Al与接触孔中的硅形成良好的欧姆接触，一般是在450℃、N2-H2气氛下处理20～30分钟

形成钝化层

在低温条件下(小于300℃)淀积氮化硅

光刻7#版(钝化版)

刻蚀氮化硅，形成钝化图形;隔离技术;PN结隔离工艺;绝缘介质隔离工艺;LOCOS隔离工艺;LOCOS隔离工艺;沟槽隔离工艺;接触与互连;几个概念

场区

有源区

栅结构材料

Al-二氧化硅结构

多晶硅-二氧化硅结构

难熔金属硅化物/多晶硅-二氧化硅结构;Salicide工艺

淀积多晶硅、刻蚀并形成侧壁氧化层；

淀积Ti或Co等难熔金属

RTP并选择腐蚀侧壁氧化层上的金属；

最后形成Salicide结构;集成电路封装工艺流程;各种封装类型

示意图;集成电路工艺小结;集成电路工艺小结;集成电路工艺小结;作业;微电子技术发展的

规律及趋势

;Moore定律;Moore定律;;;微处理器的性能;集成电路技术是近50年来发展最快的技术

微电子技术的进步;;Moore定律

??性能价格比;信息技术发展的三大规律;等比例缩小(Scaling-down)定律;等比例缩小(Scaling-down)定律;;恒定电场定律的问题;;;微电子技术的

三个发展方向;硅微电子技术的三个主要发展方向

特征尺寸继续等比例缩小

集成电路(IC)将发展成为系统芯片(SOC)

微电子技术与其它领域相结合将产生新的产业和新的学科，例如MEMS、DNA芯片等;第一个关键技术层次：微细加工

目前0.25?m和0.18?m已开始进入大生产

0.15?m和0.13?m大生产技术也已经完成开发，具备大生产的条件

当然仍有许多开发与研究工作要做，例如IP模块的开发，为EDA服务的器件模型模拟开发以及基于上述加工工艺