芯片制造工艺（PPT33页)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IC,产业链的分工,设计,制造,1,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。,2,IC,制,作,3,0 IC,制造技术,1,、晶片制备,2,、掩模板制备,3,、晶片加工,4,Initial ox,Si substrate,Initial ox,Si substrate,PR,Diff module,PHOTO module,ETCH module,Ini ox,Si sub,PR,Thin film module,Ini ox,Si sub,Diff,PHOTO,ETCH,T/F,IC cross section,WAT,Wafer Sorting,Chip Cutting,初始晶片,(,primary wafer),Bonding,Packaging,Final Test,IC,制造过,程,5,IC,內部,结构,导电电,路,绝缘层,硅,底材,元件,结构,內,连导线,架,构,Field,Oxide,Field,Oxide,Source/Drain,Regions,Gate,Oxide,6,NPN,双极型晶体管（三极管）,7,第一块,IC,8,MOS,结构,9,0.1,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）,10,0.1.1,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,11,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,12,0.1.3,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,50,m,13,0.2,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,14,光刻工艺,15,掩模板应用举例：光,刻开窗,16,0.3,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,17,0.3.1,氧化,氧化膜（,SiO,2,、,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,18,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+O,2,=SiO,2,（均匀性好）,湿氧化法：,Si+O,2,=SiO,2,（生长速度快）,Si+2H,2,O=SiO,2,+H,2,19,0.3.2,开窗,20,0.3.3,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）,21,0.3.4,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。,22,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,23,0.3.5,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,24,0.3.5.1,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,）,25,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,PVD,2,、,溅射,PVD,26,真空蒸发,PVD,27,溅射,PVD,28,溅射镀铝膜,29,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,）,30,CVD,原理示意图,31,0.3.5.2,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,32,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,33,