硅集成电路基本工艺流程简介[借鉴分析].doc
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1、硅集成电路基本工艺流程简介近年来,日新月异的硅集成电路工艺技术迅猛发展,一些新技术、新工艺也在不断地产生,然而,无论怎样,硅集成电路制造的基本工艺还是不变的。以下是关于这些基本工艺的简单介绍。IC制造工艺的基本原理和过程IC基本制造工艺包括:基片外延生长、掩模制造、曝光、氧化、刻蚀、扩散、离子注入及金属层形成。一、硅片制备(切、磨、抛)1、晶体的生长(单晶硅材料的制备):1) 粗硅制备: SiO2+2H2=Si+2H2O99经过提纯: 99.999999%2) 提拉法基本原理是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化,在熔体表面接籽晶提拉熔体,在受控条件下,使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的
2、重新排列,随降温逐渐凝固而生长出单晶体.2、晶体切片:切成厚度约几百微米的薄片二、晶圆处理制程主要工作为在硅晶圆上制作电路与电子元件,是整个集成电路制造过程中所需技术最复杂、资金投入最多的过程。 功能设计模块设计电路设计版图设计制作光罩其工艺流程如下:1、表面清洗晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护之,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。2、初次氧化 有热氧化法生成SiO2 缓冲层,用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力氧化技术干法氧化 Si(固) + O2 SiO2(固)湿法氧化 Si(固) +2H2O SiO2(固) + 2H23、CVD法沉积一层Si3N4。 CVD法通常
3、分为常压CVD、低压CVD 、热CVD、电浆增强 CVD及外延生长法(LPE)。 着重介绍外延生长法(LPE):该法可以在平面或非平面衬底上生长出十分完善的和单晶衬底的原子排列同样的单晶薄膜的结构。在外延工艺中,可根据需要控制外延层的导电类型、电阻率、厚度,而且这些参数不依赖于衬底情况。4、 图形转换(光刻与刻蚀)光刻是将设计在掩模版上的图形转移到半导体晶片上,是整个集成电路制造流程中的关键工序,着重介绍如下:1)目的:按照平面晶体管和集成电路的设计要求,在SiO2或金属蒸发层上面刻蚀出与掩模板完全对应的几何图形,以实现选择性扩散和金属膜布线。2)原理:光刻是一种复印图像与化学腐蚀相结合的综合
4、性技术,它先采用照相复印的方法,将光刻掩模板上的图形精确地复印在涂有光致抗蚀剂的SiO2层或金属蒸发层上,在适当波长光的照射下,光致抗蚀剂发生变化,从而提高了强度,不溶于某些有机溶剂中,未受光照的部分光致抗蚀剂不发生变化,很容易被某些有机溶剂融解。然后利用光致抗蚀剂的保护作用,对SiO2层或金属蒸发层进行选择性化学腐蚀,然后在SiO2层或金属蒸发层得到与掩模板(用石英玻璃做成的均匀平坦的薄片,表面上涂一层600800nm厚的Cr层,使其表面光洁度更高)相对应的图形。3)现主要采有紫外线(包括远紫外线)为光源的光刻技术,步骤如下:涂胶、前烘、曝光、显影、坚模、腐蚀、去胶。4)光刻和刻蚀是两个不同
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