晶圆制造流程

晶圆制造过程集成电路的生产从抛光硅片的下料开始。图4.16的截面图按顺序展示了构成一个简单的MOS栅极硅晶体管结构所需要的基础工艺。每一步工艺生产的说明如下：第一步：增层工艺。对晶圆表面的氧化会形成一层保护薄膜，它可作为掺杂的屏障。这层二氧化硅膜被称为场氧化层。第二步：光刻工艺。光刻制程在场氧化层上开凹孔以定义晶体管的源极、栅极和漏极的特定位置。第三步：增层工艺。接下来，晶圆将经过二氧化硅氧化反应加工。晶圆暴露的硅表面会生长一层氧化薄膜。它可作为栅极氧化层。第四步：增层工艺。在第四步，晶圆上沉积一层多晶硅作为栅极构造的。第五步：光刻工艺。在氧化层/多晶硅层按电路图形刻蚀的两个开口，它们定义了晶体管的源极和漏极区域。第六步：掺杂工艺。掺杂加工用于在源极和漏极区域形成N阱。第七步：增层工艺。在源极和漏极区域生长一层氧化膜。第八步：光刻工艺。分别在源极、栅极和漏极区域刻蚀形成的孔，称为接触孔。第九步：增层工艺。在整个晶圆的表面沉积一层导电金属，该金属通常是铝的合金。第十步：光刻工艺。晶圆表面金属镀层在芯片和街区上的部分按照电路图形被除去。金属膜剩下的部分将芯片的每个元件准确无误地按照设计要求互相连接起来。第十一步：热处理工艺。紧随金属刻加工后，晶圆将在氮气环境下经历加热工艺。此步加工的目的是使金属与源、漏、栅极进一步熔粘以获得更好的电性接触连结。第十二步：增层工艺。芯器件上的最后一层是保护层，通常被称为防刮层或钝化层（在图4.5中没有列出）。它的用途是使芯片表面的元件在电测，封装及使用时得到保护。第十三步：光刻工艺。在整个工艺加工序列的最后一步是将钝化层的位于芯片周边金属引线垫上的部分刻蚀去。这一步被称为引线垫掩膜（在图4.6中没有列出）。这个十二步的工艺流程举例阐述了这四种最基本的工艺方法是如何应用到制造一个具体的晶体管结构的。电路所需的其它元件（二极管、电阻器和电容）也同时在电路的不同区域上构成。比如说，在这个工艺流程下，电阻的图形和晶体管源/漏极图形同时被添加在晶圆上。随后的扩散工艺形成源极/栅极和电阻。对于其它形式的晶体管，如双极型和硅晶栅极金属氧化物半导体，也同样是由这四种最基本的工艺方法加工而成，不同的只是所用材料和工艺流程。