硅集成電路基本工藝流程簡(jiǎn)介

1、.硅集成電路基本工藝流程簡(jiǎn)介近年來(lái)，日新月異的硅集成電路工藝技術(shù)迅猛發(fā)展，一些新技術(shù)、新工藝也在不斷地產(chǎn)生，然而，無(wú)論怎樣，硅集成電路制造的基本工藝還是不變的。以下是關(guān)于這些基本工藝的簡(jiǎn)單介紹。IC制造工藝的基本原理和過(guò)程IC基本制造工藝包括：基片外延生長(zhǎng)、掩模制造、曝光、氧化、刻蝕、擴(kuò)散、離子注入及金屬層形成。一、硅片制備（切、磨、拋）1、晶體的生長(zhǎng)（單晶硅材料的制備）：1) 粗硅制備: SiO2+2H2=Si+2H2O99經(jīng)過(guò)提純: 99.999999%2) 提拉法基本原理是將構(gòu)成晶體的原料放在坩堝中加熱熔化，在熔體表面接籽晶提拉熔體，在受控條件下，使籽晶和熔體的交界面上不斷進(jìn)行原子或分子

2、的重新排列，隨降溫逐漸凝固而生長(zhǎng)出單晶體.2、晶體切片：切成厚度約幾百微米的薄片二、晶圓處理制程主要工作為在硅晶圓上制作電路與電子元件，是整個(gè)集成電路制造過(guò)程中所需技術(shù)最復(fù)雜、資金投入最多的過(guò)程。 功能設(shè)計(jì)模塊設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)版圖設(shè)計(jì)制作光罩其工藝流程如下：1、表面清洗晶圓表面附著一層大約2um的Al2O3和甘油混合液保護(hù)之,在制作前必須進(jìn)行化學(xué)刻蝕和表面清洗。2、初次氧化 有熱氧化法生成SiO2 緩沖層，用來(lái)減小后續(xù)中Si3N4對(duì)晶圓的應(yīng)力氧化技術(shù)干法氧化 Si(固) + O2 SiO2(固)濕法氧化 Si(固) +2H2O SiO2(固) + 2H23、CVD法沉積一層Si3N4。 CVD法通

3、常分為常壓CVD、低壓CVD 、熱CVD、電漿增強(qiáng) CVD及外延生長(zhǎng)法（LPE）。 著重介紹外延生長(zhǎng)法（LPE）：該法可以在平面或非平面襯底上生長(zhǎng)出十分完善的和單晶襯底的原子排列同樣的單晶薄膜的結(jié)構(gòu)。在外延工藝中，可根據(jù)需要控制外延層的導(dǎo)電類型、電阻率、厚度，而且這些參數(shù)不依賴于襯底情況。4、 圖形轉(zhuǎn)換（光刻與刻蝕）光刻是將設(shè)計(jì)在掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶片上，是整個(gè)集成電路制造流程中的關(guān)鍵工序，著重介紹如下：1）目的：按照平面晶體管和集成電路的設(shè)計(jì)要求，在SiO2或金屬蒸發(fā)層上面刻蝕出與掩模板完全對(duì)應(yīng)的幾何圖形，以實(shí)現(xiàn)選擇性擴(kuò)散和金屬膜布線。2）原理：光刻是一種復(fù)印圖像與化學(xué)腐蝕相結(jié)合的綜

4、合性技術(shù)，它先采用照相復(fù)印的方法，將光刻掩模板上的圖形精確地復(fù)印在涂有光致抗蝕劑的SiO2層或金屬蒸發(fā)層上，在適當(dāng)波長(zhǎng)光的照射下，光致抗蝕劑發(fā)生變化，從而提高了強(qiáng)度，不溶于某些有機(jī)溶劑中，未受光照的部分光致抗蝕劑不發(fā)生變化，很容易被某些有機(jī)溶劑融解。然后利用光致抗蝕劑的保護(hù)作用，對(duì)SiO2層或金屬蒸發(fā)層進(jìn)行選擇性化學(xué)腐蝕，然后在SiO2層或金屬蒸發(fā)層得到與掩模板(用石英玻璃做成的均勻平坦的薄片，表面上涂一層600800nm厚的Cr層，使其表面光潔度更高)相對(duì)應(yīng)的圖形。3）現(xiàn)主要采有紫外線(包括遠(yuǎn)紫外線)為光源的光刻技術(shù)，步驟如下：涂膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)模、腐蝕、去膠。4）光刻和刻蝕是兩個(gè)不

5、同的加工工藝，但因?yàn)檫@兩個(gè)工藝只有連續(xù)進(jìn)行，才能完成真正意義上的圖形轉(zhuǎn)移。在工藝線上，這兩個(gè)工藝是放在同一工序，因此，有時(shí)也將這兩個(gè)工藝步驟統(tǒng)稱為光刻。濕法刻蝕：利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行刻蝕的方法。干法刻蝕：主要指利用低壓放電產(chǎn)生的等離子體中的離子或游離基(處于激發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原子基團(tuán)等)與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或通過(guò)轟擊等物理作用而達(dá)到刻蝕的目的。5) 摻雜工藝（擴(kuò)散、離子注入與退火） 摻雜是根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，將需要的雜質(zhì)摻入特定的半導(dǎo)體區(qū)域中，以達(dá)到改變半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)，形成PN結(jié)、電阻歐姆接觸，通過(guò)摻雜可以在硅襯底上形成不同類型的半導(dǎo)體區(qū)域，構(gòu)成各種器件結(jié)構(gòu)。摻雜工藝的基本思

6、想就是通過(guò)某種技術(shù)措施，將一定濃度的三價(jià)元素，如硼，或五價(jià)元素，如磷、砷等摻入半導(dǎo)體襯底，摻雜方法有兩種：1）擴(kuò)散法。將摻雜氣體導(dǎo)入放有硅片的高溫爐，將雜質(zhì)擴(kuò)散到硅片內(nèi)一種方法，分為替位式擴(kuò)散和間隙式擴(kuò)散。其優(yōu)點(diǎn)是批量生產(chǎn)，獲得高濃度摻雜，共有兩道工序：預(yù)擴(kuò)散和主擴(kuò)散。2）離子注入法。利用電場(chǎng)加速雜質(zhì)離子，將其注入硅襯底中的方法，該法可以精密地控制擴(kuò)散法難以得到的低濃度雜質(zhì)分布，也可分為兩個(gè)步驟：離子注入和退火再分布。其優(yōu)點(diǎn)有：摻雜的均勻性好、溫度低、可以精確控制雜質(zhì)分布、可以注入各種各樣的元素、橫向擴(kuò)展比擴(kuò)散要小得多、可以對(duì)化合物半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜。退火：也叫熱處理，集成電路工藝中所有的在氮?dú)獾?/p>

7、不活潑氣氛中進(jìn)行的熱處理過(guò)程都可以稱為退火。根據(jù)注入的雜質(zhì)數(shù)量不同，退火溫度一般在450950之間。退火作用有 激活雜質(zhì)、消除損傷，退火方式主要包括爐退火、快速退火。6、制膜氧化，制備SiO2層，制作各種材料的薄膜。氧化工藝是一種熱處理工藝。在集成電路制造技術(shù)中，熱處理工藝除了氧化工藝外，還包括前面介紹的退火工藝、再分布工藝，以及回流工藝等。SiO2是一種十分理想的電絕緣材料，它的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，室溫下它只與氫氟酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。SiO2的制備方法有：熱氧化法（干氧氧化、水蒸汽氧化、濕氧氧化、干濕干氧化法、氫氧合成氧化）、化學(xué)氣相淀積法、熱分解淀積法、濺射法。二氧化硅層的主要作用有：在MOS電

8、路中作為MOS器件的絕緣柵介質(zhì)，是MOS器件的組成部分?jǐn)U散時(shí)的掩蔽層，離子注入的(有時(shí)與光刻膠、Si3N4層一起使用)阻擋層作為集成電路的隔離介質(zhì)材料作為電容器的絕緣介質(zhì)材料作為多層金屬互連層之間的介質(zhì)材料作為對(duì)器件和電路進(jìn)行鈍化的鈍化層材料三、后部封裝 （在另外廠房）分別經(jīng)過(guò)以下流程以完成后期的封裝工作（具體不做贅述）:背面減薄、劃片、掰片、粘片、壓焊、切筋、整形、封裝、沾錫、老化、成測(cè)、打字、包裝至此，整個(gè)集成電路基本工藝流程介紹完畢，具體部件應(yīng)具體分析，因?yàn)椴煌脑骷诫s過(guò)程會(huì)有不同的摻法。在其中晶圓制作過(guò)程中，某些工序如離子注入、光刻氧化需重復(fù)二三十次，而光刻及刻蝕是整個(gè)制造過(guò)程中最為關(guān)鍵的工序，在制作過(guò)程中應(yīng)格外小心。此外，整