微电子09集成电路制造工艺课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《微电子09集成电路制造工艺课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微电子 09 集成电路 制造 工艺 课件
- 资源描述:
-
1、集成电路设计与制造的主要流程框架集成电路设计与制造的主要流程框架设计设计芯片检测芯片检测单晶、外单晶、外延材料延材料掩膜版掩膜版芯片制芯片制造过程造过程封装封装测试测试 系统需求系统需求 集成电路的设计过程:集成电路的设计过程:设计创意设计创意 +仿真验证仿真验证集成电路芯片设计过程框架集成电路芯片设计过程框架From 吉利久教授吉利久教授是是功能要求功能要求行为设计(行为设计(VHDL)行为仿真行为仿真综合、优化综合、优化网表网表时序仿真时序仿真布局布线布局布线版图版图后仿真后仿真否否是是否否否否是是Sing off设计业设计业制造业制造业芯片制造过程芯片制造过程由氧化、淀积、离子注入或蒸由
2、氧化、淀积、离子注入或蒸发形成新的薄膜或膜层发形成新的薄膜或膜层曝曝 光光刻刻 蚀蚀硅片硅片测试和封装测试和封装用掩膜版用掩膜版重复重复20-30次次集成电路芯片的显微照片集成电路芯片的显微照片Vsspoly 栅Vdd布线通道参考孔有源区N+P+50 m100 m头发丝粗细头发丝粗细 30 m1 m 1 m(晶体管的大小晶体管的大小)3050 m(皮肤细胞的大小皮肤细胞的大小)90年代生产的集成电路中晶体管大小与人年代生产的集成电路中晶体管大小与人类头发丝粗细、皮肤细胞大小的比较类头发丝粗细、皮肤细胞大小的比较N沟道沟道MOS晶体管晶体管CMOS集成电路集成电路(互补型互补型MOS集成电路集成
3、电路):目前应用最为广泛的一种集成电路,约占目前应用最为广泛的一种集成电路,约占集成电路总数的集成电路总数的95%以上。以上。集成电路制造工艺集成电路制造工艺图形转换:图形转换:将设计在掩膜版将设计在掩膜版(类似于照类似于照相底片相底片)上的图形转移到半导体单晶片上上的图形转移到半导体单晶片上掺杂:掺杂:根据设计的需要,将各种杂质掺根据设计的需要,将各种杂质掺杂在需要的位置上,形成晶体管、接触等杂在需要的位置上,形成晶体管、接触等制膜:制膜:制作各种材料的薄膜制作各种材料的薄膜图形转换:光刻图形转换:光刻光刻三要素:光刻三要素:光刻胶、掩膜版和光刻机光刻胶、掩膜版和光刻机?光刻胶又叫光致抗蚀剂
4、,它是由光敏化合物、光刻胶又叫光致抗蚀剂,它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体?光刻胶受到特定波长光线的作用后,导致其光刻胶受到特定波长光线的作用后,导致其化学结构发生变化,使光刻胶在某种特定溶化学结构发生变化,使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变液中的溶解特性改变正胶:正胶:分辨率高,在超大规模集成电路分辨率高,在超大规模集成电路工艺中,一般只采用正胶工艺中,一般只采用正胶负胶:负胶:分辨率差,适于加工线宽分辨率差,适于加工线宽3 m的的线条线条正胶:曝光正胶:曝光后可溶后可溶负胶:曝光负胶:曝光后不可溶后不可溶图形转换:光刻图形转
5、换:光刻几种常见的光刻方法几种常见的光刻方法?接触式光刻:接触式光刻:分辨率较高,但是容易造分辨率较高,但是容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。成掩膜版和光刻胶膜的损伤。?接近式曝光:接近式曝光:在硅片和掩膜版之间有一在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙个很小的间隙(1025 m),可以大大减,可以大大减小掩膜版的损伤,分辨率较低小掩膜版的损伤,分辨率较低?投影式曝光:投影式曝光:利用透镜或反射镜将掩膜利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上的曝光方法,版上的图形投影到衬底上的曝光方法,目前用的最多的曝光方式目前用的最多的曝光方式三种光刻方式三种光刻方式图形转换:光刻图形转换:光刻超细线条光刻技
6、术超细线条光刻技术?甚远紫外线甚远紫外线(EUV)(EUV)?电子束光刻电子束光刻?X X射线射线?离子束光刻离子束光刻图形转换:刻蚀技术图形转换:刻蚀技术湿法刻蚀:湿法刻蚀:利用液态化学试剂或利用液态化学试剂或溶液通过化学反应进行刻蚀的方法溶液通过化学反应进行刻蚀的方法干法刻蚀:干法刻蚀:主要指利用低压放电主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基产生的等离子体中的离子或游离基(处于激发态的分子、原子及各种原处于激发态的分子、原子及各种原子基团等子基团等)与材料发生化学反应或通与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的图形转换:刻蚀技术图形转
7、换:刻蚀技术湿法腐蚀:湿法腐蚀:?湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用:磨片、抛光、清洗、腐蚀应用:磨片、抛光、清洗、腐蚀?优点是选择性好、重复性好、生产效率优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低高、设备简单、成本低?缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差干法刻蚀干法刻蚀溅射与离子束铣蚀:溅射与离子束铣蚀:通过高能惰性气体离子的物通过高能惰性气体离子的物理轰击作用刻蚀,各向异性性好,但选择性较差理轰击作用刻蚀,各向异性性好,但选择性较差等离子刻蚀等离子刻蚀(Plasma Etching):利用放电产生的利用放电产
8、生的游离基与材料发生化学反应,形成挥发物,实现刻游离基与材料发生化学反应,形成挥发物,实现刻蚀。选择性好、对衬底损伤较小,但各向异性较差蚀。选择性好、对衬底损伤较小,但各向异性较差反应离子刻蚀反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching,简称为,简称为RIE):通过活性离子对衬底的物理轰击和化通过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀。具有溅射刻蚀和等离学反应双重作用刻蚀。具有溅射刻蚀和等离子刻蚀两者的优点,同时兼有各向异性和选子刻蚀两者的优点,同时兼有各向异性和选择性好的优点。目前,择性好的优点。目前,RIE已成为已成为VLSI工艺工艺中应用最广泛的主流刻蚀技术中应用最广泛
9、的主流刻蚀技术杂质掺杂杂质掺杂掺杂:掺杂:将需要的杂质掺入特定的将需要的杂质掺入特定的半导体区域中,以达到改变半导半导体区域中,以达到改变半导体电学性质,形成体电学性质,形成PN结、电阻、结、电阻、欧姆接触欧姆接触?磷磷(P)、砷、砷(As)N型硅型硅?硼硼(B)P型硅型硅掺杂工艺:掺杂工艺:扩散、离子注入扩散、离子注入扩扩 散散替位式扩散:杂质离子占据硅原子的位:替位式扩散:杂质离子占据硅原子的位:?、族元素族元素?一般要在很高的温度一般要在很高的温度(9501280)下进行下进行?磷、硼、砷等在二氧化硅层中的扩散系数磷、硼、砷等在二氧化硅层中的扩散系数均远小于在硅中的扩散系数,可以利用氧均
10、远小于在硅中的扩散系数,可以利用氧化层作为杂质扩散的掩蔽层化层作为杂质扩散的掩蔽层间隙式扩散:杂质离子位于晶格间隙:间隙式扩散:杂质离子位于晶格间隙:?Na、K、Fe、Cu、Au 等元素等元素?扩散系数要比替位式扩散大扩散系数要比替位式扩散大67个数量级个数量级杂质横向扩散示意图杂质横向扩散示意图固态源扩散:如固态源扩散:如B2O3、P2O5、BN等等利用液态源进行扩散的装置示意图利用液态源进行扩散的装置示意图离子注入离子注入离子注入:将具有很高能量的杂质离子射离子注入:将具有很高能量的杂质离子射入半导体衬底中的掺杂技术,掺杂深度由入半导体衬底中的掺杂技术,掺杂深度由注入杂质离子的能量和质量决
11、定,掺杂浓注入杂质离子的能量和质量决定,掺杂浓度由注入杂质离子的数目度由注入杂质离子的数目(剂量剂量)决定决定?掺杂的均匀性好掺杂的均匀性好?温度低:小于温度低:小于600?可以精确控制杂质分布可以精确控制杂质分布?可以注入各种各样的元素可以注入各种各样的元素?横向扩展比扩散要小得多。横向扩展比扩散要小得多。?可以对化合物半导体进行掺杂可以对化合物半导体进行掺杂离子注入系统的原理示意图离子注入系统的原理示意图离子注入到无定形靶中的高斯分布情况离子注入到无定形靶中的高斯分布情况退退 火火退火:也叫热处理,集成电路工艺中所有退火:也叫热处理,集成电路工艺中所有的在氮气等不活泼气氛中进行的热处理过的
12、在氮气等不活泼气氛中进行的热处理过程都可以称为退火程都可以称为退火?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,产生自由载流晶格位置,以便具有电活性,产生自由载流子,起到杂质的作用子,起到杂质的作用?消除损伤消除损伤退火方式:退火方式:?炉退火炉退火?快速退火:脉冲激光法、扫描电子束、连续快速退火:脉冲激光法、扫描电子束、连续波激光、非相干宽带频光源波激光、非相干宽带频光源(如卤光灯、电弧如卤光灯、电弧灯、石墨加热器、红外设备等灯、石墨加热器、红外设备等)氧化工艺氧化工艺氧化:制备氧化:制备SiO2层层SiO2的性质及其作用的性质及其作
13、用SiO2是一种十分理想的电绝缘材是一种十分理想的电绝缘材料,它的化学性质非常稳定,室料,它的化学性质非常稳定,室温下它只与氢氟酸发生化学反应温下它只与氢氟酸发生化学反应氧化硅层的主要作用氧化硅层的主要作用在在MOS电路中作为电路中作为MOS器件的绝缘器件的绝缘栅介质,器件的组成部分栅介质,器件的组成部分扩散时的掩蔽层,离子注入的扩散时的掩蔽层,离子注入的(有时有时与光刻胶、与光刻胶、Si3N4层一起使用层一起使用)阻挡层阻挡层作为集成电路的隔离介质材料作为集成电路的隔离介质材料作为电容器的绝缘介质材料作为电容器的绝缘介质材料作为多层金属互连层之间的介质材料作为多层金属互连层之间的介质材料作为
14、对器件和电路进行钝化的钝化层作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料材料SiO2的制备方法的制备方法热氧化法热氧化法?干氧氧化干氧氧化?水蒸汽氧化水蒸汽氧化?湿氧氧化湿氧氧化?干氧湿氧干氧干氧湿氧干氧(简称干湿干简称干湿干)氧化法氧化法?氢氧合成氧化氢氧合成氧化化学气相淀积法化学气相淀积法热分解淀积法热分解淀积法溅射法溅射法进行干氧和湿氧氧化的氧化炉示意图进行干氧和湿氧氧化的氧化炉示意图化学汽相淀积化学汽相淀积(CVD)化学汽相淀积化学汽相淀积(Chemical Vapor Deposition):通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程薄膜材料的
15、过程CVD技术特点:技术特点:?具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点用范围广、设备简单等一系列优点?CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜,例如掺杂或不掺杂的需要的各种薄膜,例如掺杂或不掺杂的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼钨、钼)等等化学汽相淀积化学汽相淀积(CVD)常压化学汽相淀积常压化学汽相淀积(APCVD)低压化学汽相淀积低压化学汽相淀积(LPCVD)等离子增
展开阅读全文