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半导体器件(IC)制作工艺简介目录1.图形转换(光刻与刻蚀工艺)2.氧化工艺3.掺杂工艺(扩散与离子注入)4.制膜(制作各种材料的薄膜)5.接触与互连6.集成电路封装7.集成电路工艺小结硅片制备(切、磨、抛)*圆片(Wafer)尺寸与衬底厚度:3??—0.4mm5??—0.625mm4??—0.525mm6??—0.75mm硅片的大部分用于机械支撑。前部工序的主要工艺晶圆处理制程(WaferFabrication;简称WaferFab)1.图形转换:将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到半导体单晶片上2.掺杂:根据设计的需要,将各种杂质掺杂在需要的位置上,形成晶体管、接触等3.制膜:制作各种材料的薄膜集成电路工艺图形转换:光刻:接触光刻、接近光刻、投影光刻、电子束光刻刻蚀:干法刻蚀、湿法刻蚀掺杂:离子注入退火扩散制膜:氧化:干氧氧化、湿氧氧化等CVD:APCVD、LPCVD、PECVDPVD:蒸发、溅射设计与工艺制造之间的接口是版图。什么是版图?它是一组相互套合的图形,各层版图相应于不同的工艺步骤,每一层版图用不同的图案来表示。版图与所采用的制备工艺紧密相关。在计算机及其VLSI设计系统上设计完成的集成电路版图还只是一些图像或(和)数据,在将设计结果送到工艺线上实验时,还必须经过一个重要的中间环节:制版。所以,在介绍基本的集成电路加工工艺之前,先简要地介绍集成电路加工的掩模(Masks)及其制造。通常我们看到的器件版图是一组复合图,这个复合图实际上是由若干个分层图形叠合而成,这个过程和印刷技术中的套印技术非常相像。制版的目的就是产生一套分层的版图掩模,为将来进行图形转移,即将设计的版图转移到硅片上去做准备。制版是通过图形发生器完成图形的缩小和重复。在设计完成集成电路的版图以后,设计者得到的是一组标准的制版数据,将这组数据传送给图形发生器(一种制版设备),图形发生器(PG-patterngenerator)根据数据,将设计的版图结果分层的转移到掩模版上(掩模版为涂有感光材料的优质玻璃板),这个过程叫初缩。在获得分层的初缩版后,再通过分步重复技术,在最终的掩模版上产生具有一定行数和列数的重复图形阵列,这样,在将来制作的每一个硅圆片(Wafer)上将有若干个集成电路芯片。通过这样的制版过程,就产生了若干块的集成电路分层掩模版。通常,一套掩模版有十几块分层掩模版。集成电路的加工过程的复杂程度和制作周期在很大程度上与掩模版的多少有关。集成电路的加工工艺过程是由若干单项加工工艺组合而成。下面将分别介绍这些单项加工工艺。1.图形转换(光刻与刻蚀工艺)光刻是加工集成电路微图形结构的关键工艺技术,通常,光刻次数越多,就意味着工艺越复杂。另—方面,光刻所能加工的线条越细,意味着工艺线水平越高。光刻工艺是完成在整个硅片上进行开窗的工作。光刻技术类似于照片的印相技术,所不同的是,相纸上有感光材料,而硅片上的感光材料--光刻胶是通过旋涂技术在工艺中后加工的。光刻掩模相当于照相底片,一定的波长的光线通过这个“底片”,在光刻胶上形成与掩模版(光罩)图形相反的感光区,然后进行显影、定影、坚膜等步骤,在光刻胶膜上有的区域被溶解掉,有的区域保留下来,形成了版图图形。光刻是集成电路制造过程中最复杂和最关键的工艺之一。光刻工艺利用光敏的抗蚀涂层(光刻胶)发生光化学反应,结合刻蚀的方法把掩膜版图形复制到圆硅片上,为后序的掺杂、薄膜等工艺做好准备。在芯片的制造过程中,会多次反复使用光刻工艺。现在,为了制造电子器件要采用多达24次光刻和多于250次的单独工艺步骤,使得芯片生产时间长达一个月之久。目前光刻已占到总的制造成本的1/3以上,并且还在继续提高。光刻三要素:光刻胶、掩膜版和光刻机光刻胶又叫光致抗蚀剂,它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体光刻胶受到特定波长光线的作用后,导致其化学结构发生变化,使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变正胶:分辨率高,在超大规模集成电路工艺中,一般只采用正胶负胶:分辨率差,适于加工线宽≥3?m的线条几种常见的光刻方法接触式光刻、接近式曝光、投影式曝光图形刻蚀技术(EtchingTechnology)虽然,光刻和刻蚀是两个不同的加
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