《集成电路制造工艺》PPT课件

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1、集成电路制造工艺集成电路制造流程芯片制造流程多晶硅备制制造工艺测试和封装芯片制造流程多晶硅备制硅提纯→单晶生长→切片（按一定晶向）→磨片→化学机械抛光→晶体缺陷吸除CZ直拉法从熔炉中缓慢的抽出具有一定电阻率的单晶晶锭直径大FZ区熔法用射频线圈加热籽晶和硅棒的接触区域晶锭纯度高制造工艺一.热氧化工艺氧化膜的生长方法，硅片放在1000C左右的氧气气氛中生长氧化层。选择SiO2的原因理想的电绝缘材料：eg大于8eV化学性质非常稳定室温下只与氢氟酸发生化学反映能很好的附着在大多数材料上可生长或淀积在硅圆

2、片上氧化膜的用途光刻掩蔽（扩散掩蔽层，离子注入阻挡层）MOS管的绝缘栅材料电路隔离或绝缘介质，多层金属间介质电容介质材料器件表面保护或钝化膜湿氧氧化：氧化速率高但结构略粗糙，制备厚二氧化硅薄膜干氧氧化：结构致密但氧化速率极低将需要的杂质掺入特定的半导体区域中，以达到改变半导体电学性质。主要应用在衬底参杂和外延生长。替位式扩散低扩散率杂质离子占据硅原子的位置（Ar、P）二.扩散工艺间隙式扩散高扩散率杂质离子位于晶格间隙（Au、Cu、Ni）预淀积→杂质再分布→激活使用SiO2或Si3N4作为掩蔽层横

3、向扩散当原子扩散进入硅片，向各个方向运动，杂质沿硅片表面方向迁移，会导致沟道长度减小，影响器件的集成度和性能。特点：参杂的均匀性好温度低小于600C精确控制杂质分布可以注入各种各样的元素横向扩展比扩散要小得多无固溶度极限真空环境下减少污染三.离子注入法将具有很高能量的杂质离子通过物理手段射入半导体衬底中的参杂技术。参杂深度由注入杂质离子的能量和质量决定参杂浓度由注入杂质离子的剂量决定使硅片表面均匀参杂。离子源从源材料中产生带正电荷的杂质离子。质量分析仪将杂质离子分开形成需要的离子束流。电场加速获

4、得高的速度使离子有足够的动能注入到硅片的晶格结构中。扫描——高温炉退火退火集成电路工艺中所有的在不活泼气氛中进行的热处理过程都可以称为退火。激活杂质：使不在晶格位置上的离子运动到晶格位置，以便具有电活性，产生自由载流子，起到杂质作用。消除损伤退火方式极快的升温、短暂的维持时间，能够在修复晶格缺陷、激活杂质和最小化杂质扩散之间取得优化。——快速退火（RTA）用高温把硅片加热到800C-1000C，维持30分钟。使硅原子重新移回晶格位置，杂质原子也能替代硅原子位置进入晶格。（杂质再分布）离子注入的应

5、用一深埋层控制CMOS电路的闩锁效应，代替高成本的外延层（切断流向衬底的电流）。倒掺杂阱改进了晶体管抵抗闩锁效应和穿通的能力。在DRAM或EEPROM电路中进行器件隔离。离子注入的应用二穿通阻挡层防止短沟道被短路，造成不希望的漏电，导致器件失效。阈值电压调整向硅层下注入杂质，把沟道区杂质调整到所需浓度，使器件获得最佳性能。离子注入的应用三绝缘层上硅（SOI）硅片制造中一种重要的纵向隔离方式。很好的器件隔离层。完全消除闩锁效应。多晶硅栅通过注入或扩散参杂减小栅电阻。离子注入的应用四轻掺杂漏区(LD

6、D)用栅作为掩蔽层进行中低剂量的注入，形成（N-或P-），再大剂量注入（N+或P+）。防止在高电场的影响下阻碍栅氧化层对器件的控制。*闩锁效应闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。用于薄膜制备技术，形成绝缘薄膜、半导体薄膜、金属薄膜等。四.淀积工艺将气态物质蒸汽引入反应室，通过化学反应在衬底上淀积层薄膜材料的过程。外延生

7、长法、热CVD法、等离子CVD化学气相淀积（CVD）物理气相淀积（PVD）利用物理过程实现物质转移，原子或分子由源转移到衬底表面，淀积成薄膜。蒸发：灯丝加热蒸发和电子束蒸发。溅射：惰性气体放电形成的离子被高压强电场加速轰击靶材料，使靶原子逸出并被溅射到晶片上。岛束不断成长形成连续的膜，岛束汇集合并形成固态的薄层并延伸铺满衬底表面。薄膜生长晶核形成少量原子或分子反应物结合起来，形成附着在硅片表面的分离的小膜层。岛生长晶核具体在一起形成了随机方向的岛。连续的膜SiH4+O2→SiO2+2H2硅烷3S

8、iCl2H2（气态）+4NH3（气态）→Si3N4（固态）+6HCl（气态）+6H2(气态)二氯二氢硅氨气SiH4(气态)→Si（固态）+2H2(气态)化学气相淀积（CVD）CVD通过混合的化学反应在硅片表面淀积一层固体膜的工艺。加热氮化硅Si3N4通常作为硅片最终的钝化保护层，它能很好的抑制杂质和潮气的扩散。二氧化硅：多晶硅：1.清洗硅片表面的自然氧化层，残余的有机杂质和金属杂质以获得完美的表面。2.气体反应产生的原子撞击到硅片表面并移动直至在适当位置与硅片表面的原子键合。3.这种方式使外延层