集成电路工艺与发展趋势

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1、集成电路工艺与发展趋势摘要：通过学习“集成电路设计基础”这门课程，让我对现实生产中的制作工艺冇了很好的了解。学习了很多有关的专业课，但都只停留在书本上，只是从微观和理论上学习了集成电路的设计原理和构成，对于制造工艺和为什么耍达到这样的设计要求不是很了解。但是通过这门课程的学习，我开始对集成电路制造工艺有了一定得了解。这不但对今后的深入学习有所帮助，更有利于将来的就业。集成电路工艺发展趋势集成电路工艺是把电路所需要的品体管、二极管、电阻器和电容器等元件用-定工艺方式制作在一小块硅片、玻璃或陶瓷衬底上，再用适当的工艺进行互连,然后封装在一个管壳内，使整个屯路的体积大犬缩小，引出线和焊接点的数廿也

2、大为减少。集成的设想出现在50年代末和60年代初，是采用硅平面技术和薄膜与厚膜技术来实现的。电子集成技术按工艺方法分为以硅平面工艺为基础的单片集成电路、以薄膜技术为基础的薄膜集成电路和以丝网印刷技术为基础的厚膜集成电路。单片集成电路工艺利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等-•整套平面工艺技术，在一小块硅单晶片上同时制造晶体管、二极管、电阻和电容等元件，并且采用一定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离。然后在硅片表而蒸发铝层并用光刻技术刻蚀成互连图形，使元件按需耍互连成完整电路，制成半导体单片集成电路。随着单片集成电路从小、中规模发展到大规模、超大规模集成屯路，平面工艺技术也随之

3、得到发展。例如，扩散掺杂改用离子注入掺杂工艺；紫外光常规光刻发展到一整套微细加工技术，如采用电子束曝光制版、等离子刻蚀、反应离子铳等；外延生长又采用超高真空分子束外延技术；釆用化学汽相淀积工艺制造多晶硅、二氧化硅和表面钝化薄膜；互连细线除采用铝或金以外，还采用了化学汽相淀积重掺杂多晶硅薄膜和贵金属硅化物薄膜，以及多层互连结构等工艺。薄膜集成电路工艺整个电路的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及其间的互连线，全部用厚度在1微米以下的金屈、半导体、金屈氧化物、多种金屈混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发工艺、溅射工艺和电镀等工艺重叠构成。用这种工艺制成的集成电路称薄膜集成电路。薄膜集成

4、电路中的晶体管采用薄膜工艺制作，它的材料结构有两种形式：一种是薄膜场效应硫化镉和硒化镉晶体管，还可采用彳帝、钢、神、氧化鎳等材料制作晶体管；另一种是薄膜热电子放大器。薄膜晶体管的可靠性差，无法与硅平面工艺制作的品体管相比，因而完全由薄膜构成的电路尚无普遍的实用价值。实际应用的薄膜集成电路均采用混合工艺，也就是用薄膜技术在玻璃、微品玻璃、镀釉或抛光氧化铝陶瓷基片上制备无源元件和电路元件间的互连线，再将集成电路、晶体管、二极管等有源器件的芯片和不便用薄膜工艺制作的功率电阻、大电容值的电容器、电感等元件用热压焊接、超声焊接、梁式引线或凸点倒装焊接等方式组装成一块完整电路。厚膜集成电路工艺用丝网印刷

5、工艺将电阻、介质和导体涂料淀积在氧化铝、氧化彼陶瓷或碳化硅衬底上。淀积过程是使用一•细口丝网，制作各种膜的图案。这种图案用照相方法制成，凡是不淀积涂料的地方，均用乳胶阻住网孔。氧化铝基片经过清洗后印刷导电涂料，制成内连接线、电阻终端焊接区、芯片粘附区、电容器的底电极和导体膜。制件经干燥后，在750〜950°C间的温度焙烧成形，挥发掉胶合剂，烧结导体材料，随后用印刷和烧成工艺制出电阻、电容、跨接、绝缘体和色封层。有源器件用低共熔焊、再流焊、低熔点凸点倒装焊或梁式引线等工艺制作，然后装在烧好的基片上，焊上引线便制成厚膜电路。厚膜电路的膜层厚度一般为7〜40微米。用厚膜工艺制备多层布线的工艺比较方

6、便，多层工艺相容性好，可以大大提高二次集成的组装密度。此外，等离了喷涂、火焰喷涂、卬贴工艺等都是新的厚膜工艺技术。与薄膜集成屯路相仿，厚膜集成电路出于厚膜晶体管尚不能实用，实际上也是采用混合工艺。单片集成电路和薄膜与厚膜集成电路这三种工艺方式各有特点，可以互相补充。通用电路和标准电路的数量大，可采用单片集成电路。需耍量少的或是非标准电路，一般选用混合工艺方式，也就是采用标准化的单片集成电路，加上有源和无源元件的混合集成电路。厚膜、薄膜集成电路在某些应用中是互相交叉的。厚膜工艺所用工艺设备比较简易，电路设计灵活，生产周期短，散热良好，所以在高压、大功率和无源元件公差要求不太苛刻的电路中使用较为

7、广泛。另外，由于厚膜电路在工艺制造上容易实现多层布线，在超出单片集成电路能力所及的较复杂的应用方面，可将大规模集成电路芯片组装成超大规模集成电路，也可将单功能或多功能单-片集成电路芯片组装成多功能的部件甚至小的整机。单片集成电路除向更高集成度发展外，也正在向着大功率、线性、高频电路和模拟电路方而发展。不过，在微波集成电路、较大功率集成电路方而，薄膜、厚膜混合集成电路还具有优越性。在具体的选用上，往往将各类单片