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《第3章微電子概論IC制造工藝ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第3章IC制造工藝§3.1硅平面工藝§3.2氧化絕緣層工藝§3.3擴(kuò)散摻雜工藝§3.4光刻工藝§3.5掩模制版技術(shù)§3.6外延生長(zhǎng)工藝§3.7金屬層制備工藝§3.8隔離工藝技術(shù)§3.9CMOS集成電路工藝流程主要內(nèi)容集成電路的核心是半導(dǎo)體器件包括：電阻電容電感二極管三極管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管.......不同類型的半導(dǎo)體區(qū)域和它們之間一個(gè)或多個(gè)PN結(jié)組成半導(dǎo)體器件生產(chǎn)工藝的基本原理根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求，在半導(dǎo)體材料不同區(qū)域形成不同導(dǎo)電區(qū)域（P型以及N型）進(jìn)而形成一個(gè)或多個(gè)PN結(jié)1950年，合金法制備的晶體管即合金管半導(dǎo)體器件工藝技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段滲入距
2、離總是難以控制的1955年，發(fā)明擴(kuò)散技術(shù)，擴(kuò)散能夠精確控制為了能夠精確控制PN結(jié)的位置以及寬度等1960年，硅平面工藝是半導(dǎo)體器件制造技術(shù)最重要的里程碑。綜合了擴(kuò)散技術(shù)和二氧化硅掩膜技術(shù)二氧化硅能有效抑制大部分施主和受主雜質(zhì)的擴(kuò)散，可以選擇性地進(jìn)行擴(kuò)散，得到不同的P（N）區(qū)域。晶片（Wafer）：襯底硅片，也稱為晶圓芯片（Chip）：在晶片上經(jīng)制備出的晶體管或電路。同一晶片上可制備出成千上萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的芯片晶片尺寸越大技術(shù)難度就越高目前晶片尺寸在150~300mm(6~12inch)相應(yīng)的生產(chǎn)線為6、12inch?！?.2氧化工藝氧化是平面工藝中最核心的技術(shù)之一
3、。1957年，發(fā)現(xiàn)SiO2層具有阻止施主或受主雜質(zhì)向硅內(nèi)擴(kuò)散的作用，掩蔽作用。選擇性擴(kuò)散前均要進(jìn)行氧化，在晶片的表面生長(zhǎng)二氧化硅薄膜。把不需擴(kuò)散的區(qū)域用一定厚度的SiO2保護(hù)起來(lái)對(duì)擴(kuò)散雜質(zhì)起掩蔽作用可作為MOS器件的絕緣層，柵極氧化層用作集成電路中的隔離介質(zhì)和絕緣介質(zhì)（有源層及導(dǎo)線層之間的絕緣層）。作為集成電路中的電容器介質(zhì)。對(duì)器件表面起保護(hù)鈍化作用。因半導(dǎo)體表面態(tài)對(duì)器件的影響非常大，采用氧化層保護(hù)可防止環(huán)境對(duì)器件的污染。一.SiO2薄膜在集成電路中的作用SiO2的基本性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)：結(jié)晶型(石英玻璃)非晶態(tài)半導(dǎo)體器件生產(chǎn)所用的SiO2薄膜屬于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。物理性質(zhì)
4、惰性材料，在室溫相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，性能十分穩(wěn)定；電阻率非常高，熱氧化的SiO2薄膜為1015歐姆·厘米，是很好的絕緣材料，高介電常數(shù)。二.SiO2薄膜的生長(zhǎng)方法工藝：氧化熱氧化化學(xué)氣相沉積氧氣氧化氫氧合成氧化高壓氧化熱氧化過(guò)程氧化前氧化后氧氣法氧化按照氧氣的情況干法氧化濕法氧化?干氧生成的SiO2結(jié)構(gòu)致密、干燥、均勻性和重復(fù)性好，掩蔽能力強(qiáng)，與光刻膠粘附好等優(yōu)點(diǎn)?干氧化速率慢，由于已生長(zhǎng)的SiO2對(duì)氧有阻礙作用，氧化的速度會(huì)逐漸降低，O2Si（固體）+O2→SiO2（固體）?干法氧化將硅片置于通有氧氣的高溫環(huán)境內(nèi)，通過(guò)到達(dá)硅表面的氧原子與硅的作用發(fā)生反應(yīng)形成SiO
5、2。將石英管高溫加熱至1000℃以上，通入氧氣。石英管加熱器硅片石英舟高溫下，硅與水汽和氧氣發(fā)生如下反應(yīng)：濕法氧化Si（固體）+2H2O→SiO2（固體）+2H2濕氧氧化速率快，水的擴(kuò)散系數(shù)大于氧氣。但致密度較差，對(duì)P的掩蔽能力差，于光刻膠的接觸不良。石英管高純水加熱器硅片石英舟濕O295度的去離子水硅干法氧化濕法氧化干法氧化實(shí)際氧化工藝：干氧化濕氧化干氧化氫氧合成氧化Si（固體）+2H2O→SiO2（固體）+2H2氧化速度快，避免濕法氧化中水蒸氣對(duì)器件帶來(lái)的污染，薄膜質(zhì)量好，純度高。高壓氧化化學(xué)汽相沉積法CVD把一種(幾種)元素的氣體共給基片，利用某種方式激活
6、后，在襯底表面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉積所需的固體薄膜。激活方式：加熱、等離子體、紫外光、激光等產(chǎn)生高溫多晶硅、氮化硅、氧化物、碳化物等多種無(wú)機(jī)薄膜制備氧化硅時(shí)：硅烷與氧的反應(yīng)800-1000℃102Pa產(chǎn)量大，膜厚均勻600-700℃射頻電場(chǎng)，200-400℃3.SiO2薄膜的要求和檢測(cè)方法?SiO2薄膜的要求表面：表面厚度均勻、表面致密、無(wú)斑點(diǎn)、無(wú)白霧?SiO2薄膜的厚度測(cè)量表面觀察法(TEM)、干涉法、橢圓激光偏振法等。最常用的是干涉條紋法。4.氧化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和面臨問(wèn)題?隨著集成電路的集成度不斷提高，器件尺寸的不斷減小，使MOS器件的柵氧化層厚度的不斷減小。
7、柵氧化層厚度從100nm（1975年）減小到目前的2nm。?柵氧化層厚度越薄，則漏電和擊穿問(wèn)題越嚴(yán)重，所以需要開發(fā)高介質(zhì)的柵氧化層材料。?隨著集成電路尺寸的不斷減小，布線間距縮小電容明顯增大，使得器件的延遲增大速度變慢。減小布線電容的有效方法就是采用低介質(zhì)常數(shù)的材料作層間絕緣。1、擴(kuò)散定律由于濃度不均勻而導(dǎo)致載流子（電子或空穴）從高濃度處向低濃度處逐漸運(yùn)動(dòng)的過(guò)程擴(kuò)散§3.3擴(kuò)散摻雜工藝目的通過(guò)摻雜或補(bǔ)償，制作N型或P型區(qū)域間隙擴(kuò)散（interstitialdiffusion）是擴(kuò)散原子在點(diǎn)陣的間隙位置之間跳遷而導(dǎo)致的擴(kuò)散。摻雜原子獲得能量后，通過(guò)占據(jù)主原子的位置
8、發(fā)生的擴(kuò)散，稱為替位式擴(kuò)
