半导体器件物理 Chapter4 集成电路制造工艺.ppt

第四章集成电路制造工艺芯片制造过程图形转换：将设计在掩膜版(类似于照相底片)上的图形转移到衬底上。掺杂：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。制膜：制作各种材料的薄膜。硅片准备光刻（Lithography）光刻工艺流程光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机–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。–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液中的溶解特性改变。正胶（曝光后可溶）：分辨率高在超大规模集成电路工艺中一般只采用正胶。负胶（曝光后不可溶）：分辨率差适于加工线宽≥3m的线条。插图fig.4.6亮场版和暗场版曝光的几种方法图4.7图形转移：刻蚀技术干法刻蚀：主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基(处于激发态的分子、原子及各种原子基团等)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。溅射与离子束铣蚀：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。等离子刻蚀(PlasmaEtching)：利用放电产生的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。反应离子刻蚀(ReactiveIonEtching简称为RIE)：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RIE已成为VLSI工艺中应用最广泛的主流刻蚀技术。掺杂工艺（Doping）扩散插fig.13fig.14fig2.8扩散方法。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(剂量)决定。离子注入的深度由注入离子的能量和离子的质量决定可以得到精确结深尤其是浅结。低温（600oC）、掺杂均匀性好、离子注入剂量可精确控制重复性好、横向扩散比纵向扩散小得多。可以注入各种各样的元素并可以对化合物半导体进行掺杂。多数注入离子停留在与硅晶格位置不一致的位置上不具有电活性需要退火处理激发电活性。退火（Annealing）氧化（Oxidation）氧化硅层的主要作用化学汽相淀积(CVD)常压化学汽相淀积(APCVD)低压化学汽相淀积(LPCVD)等离子增强化学汽相淀积(PECVD)物理气相淀积(PVD)溅射（Sputtering）：真空系统中充入惰性气体在高压电场作用下气体放电形成的离子被强电场加速轰击靶材料使靶原子逸出并被溅射到晶片上。图形转移：–光刻：接触光刻、接近光刻、投影光刻、电子束光刻–刻蚀：干法刻蚀、湿法刻蚀掺杂：–离子注入退火–扩散制膜：–氧化：干氧氧化、湿氧氧化等–CVD：APCVD、LPCVD、PECVD–PVD：蒸发、溅射工艺集成：NMOS晶体管热扩散法制备工艺流程集成电路制造工艺可分为光刻、掺杂、氧化、淀积四大类每一类各包括什么工艺技术？光刻的工艺步骤是什么？