芯片制造工艺.ppt

IC产业链的分工,目前微电子产业已逐渐演变为设计，制造和封装三个相对独立的产业。,IC 制作,http:/.tw,0 IC制造技术,1、晶片制备2、掩模板制备3、晶片加工,Diff module,PHOTO module,ETCH module,Ini ox,Si sub,PR,Thin film module,Ini ox,Si sub,Diff,PHOTO,ETCH,T/F,Final Test,IC 制造过程,IC內部结构,NPN双极型晶体管（三极管）,第一块IC,MOS结构,0.1 晶片制备,1、材料提纯（硅棒提纯）2、晶体生长（晶棒制备）3、切割（切成晶片）4、研磨（机械磨片、化学机械抛光CMP）5、晶片评估（检查）,0.1.1 材料提纯（硅棒提纯）,提纯原理：盐水结冰后，冰中盐的含量较低=在液态硅(熔区)中,杂质浓度大些提纯方法：区域精炼法,液态物质降温到凝固点以下，有些原子/分子会趋于固体结构的排列，形成较小的核心（晶粒），控制晶粒取向，可得到单晶结构的半导体。例如：8晶片的晶棒重达200kg，需要3天时间来生长,0.1.2 晶棒生长直拉法,0.1.3 切割（切成晶片）,锯切头尾检查定向性和电阻率等切割晶片晶片厚约50m,0.2 掩模板制备,特殊的石英玻璃上，涂敷一层能吸收紫外线的鉻层（氧化鉻或氧化铁），再用光刻法制造光刻主要步骤涂胶曝光显影显影蚀刻,光刻工艺,掩模板应用举例：光刻开窗,0.3 晶片加工,主要步骤：氧化开窗掺杂金属膜形成掺杂沉积钝化,0.3.1 氧化,氧化膜（SiO2、SiNH）的作用：保护：如，钝化层（密度高、非常硬）掺杂阻挡：阻挡扩散，实现选择性掺杂绝缘：如，隔离氧化层介质：电容介质、MOS的绝缘栅晶片不变形：与Si晶片的热膨胀系数很接近，在高温氧化、掺杂、扩散等公益中，晶片不会因热胀冷缩而产生弯曲,氧化,氧化方法：溅射法、真空蒸发法、CVD、热氧化法等例：干氧化法：Si+O2=SiO2（均匀性好）湿氧化法：Si+O2=SiO2（生长速度快）Si+2H2O=SiO2+H2,0.3.2 开窗,0.3.3 掺杂（扩散）,扩散原理杂质原子在高温（1000-1200度）下从硅晶片表面的高浓度区向衬底内部的低浓度区逐渐扩散。扩散浓度与温度有关：（1000-1200度扩散快）,0.3.4 扩散,扩散步骤：1、预扩散（淀积）恒定表面源扩散（扩散过程中，硅片的表面杂质浓度不变），温度低，时间短，扩散浅：控制扩散杂质的数量。2、主扩散有限表面源扩散（扩散过程中，硅片的表面杂质源不补充），温度高，时间长，扩散深：控制扩散杂质的表面浓度和扩散深度、或暴露表面的氧化。,扩散,扩散分类及设备：按照杂质在室温下的形态分为：液态源扩散、气态源扩散、固态源扩散,0.3.5 薄膜淀积、金属化,薄膜：一般指，厚度小于1um薄膜淀积技术：形成绝缘薄膜、半导体薄膜、金属薄膜等金属化、多层互连：将大量相互隔离、互不连接的半导体器件（如晶体管）连接起来，构成一个完整的集成块电路,0.3.5.1 薄膜淀积,薄膜：小于1um，要求：厚度均匀、高纯度、可控组分、台阶覆盖好、附着性好、电学性能好薄膜淀积方法：1、物理气相淀积（PVD）2、化学气相淀积（CVD：APCVD、LPCVD、PECVD）,薄膜淀积物理气相淀积（PVD）,PVD：利用某种物理过程，例如蒸发或 溅射现象，实现物质转移，即原子或分子从原料表面逸出，形成粒子射入到硅片表面，凝结形成固态薄膜。1、真空蒸发PVD2、溅射PVD,真空蒸发PVD,溅射PVD,溅射镀铝膜,薄膜淀积化学气相淀积（CVD）,CVD：利用含有薄膜元素的反应剂在衬底表面发生化学反应，从而在衬底表面淀积薄膜。常用方法：1、外延生长2、热CVD（包括：常压CVD=APCVD、低压CVD=HPCVD）3、等离子CVD（=PECVD）,CVD原理示意图,0.3.5.2 金属化、多层互连,金属化、多层互连：将大量相互隔离、互不连接的半导体器件（如晶体管）连接起来，构成一个完整的集成块电路,多层互连工艺流程,互连：介质淀积、平坦化、刻孔、再金属化最后：钝化层,