第3章微电子概论IC制造工艺
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微电子制造工艺集成电路是单个芯片上制作晶体管和互连线的加工技术发展的直接结果。
这些制作IC 的加工技术综合起来称为工艺。
下面的几个段落将对部分工艺进行介绍,以帮助读者了解一些工艺中的基本术语。
热氧化硅IC成功的一个主要原因是能在硅表面获得性能优良的天然SiO2层。
该氧化层在MOSFET中被用做栅绝缘层,也可作为器件之间隔离的场氧化层。
连接不同器件用的金属互连线可以放置在场氧化层顶部。
大多数其他的半导体表面不能形成质量满足器件制造要求的氧化。
硅在空气中会氧化形成大约厚25Å的天然氧化层。
但是,通常的氧化反应都在高温下进行,因为基本工艺需要氧气穿过已经形成的氧化层到达硅表面,然后发生反应。
图0.1给出了氧化过程的示意图。
氧气通过扩散过程穿过直接与氧化层表面相邻的凝滞气体层,然后穿过已有的氧化层达到硅表面,最后在这里与硅反应形成SiO2。
由于这个反应,表面的硅被消耗了一部分。
被消耗的硅占最后形成的氧化层厚度的44%。
掩膜版和光刻每个芯片上的实际电路结构是用掩膜版和光刻技术制作形成的。
掩膜版是器件或部分器件的物理表示。
掩膜版上的不透明部分是用紫外线吸收材料制作的。
光敏层即光刻胶被预先喷到半导体表面。
光刻胶是一种在紫外光照射下发生化学反应的有机聚合物。
图0.2所示,紫外线通过掩膜版照射到光刻胶上。
然后用显影液去除光刻胶的多余部分,在硅上产生需要的图形结构。
掩膜和光刻工艺是很关键的,因为它们决定着器件的极限尺寸。
除了紫外光,电子束和X射线也能用来对光刻胶进行曝光。
刻蚀在光刻胶上形成图形之后,留下的光刻胶可作为掩蔽层,因此没有被光刻胶覆盖的部分就能被刻掉。
等离子刻蚀现已是IC制造的标准工艺。
通常,需要向低压舱中注入刻蚀气体,比如氯氟烃。
通过在阴阳极之间是假射频电压可以得到等离子体。
在阴极处放上硅片,等离子体中的阳离子向阴极加速并轰击到硅片表面上。
表面处发生的实际化学物理反应很复杂,但最终效果就是硅片表面被选中的区域通过各向异性二刻蚀掉。
IC基础知识及制造工艺流程IC(集成电路)是由多个电子元件和电子器件组成的电路,采用一种特定的制造技术将它们整合在一起,形成一个封装紧密的芯片。
IC基础知识涉及到IC的分类、原理、封装等方面,而IC的制造工艺流程则包括晶圆制备、光刻、扩散、制备、封装等多个步骤。
一、IC的基础知识1. IC的分类:IC按用途可分为模拟集成电路和数字集成电路;按制造工艺可分为Bipolar IC和MOS IC;按封装方式可分为单片封装和双片封装等。
2.IC的原理:IC基本元件包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等,通过它们的组合和连接形成各种电路,实现不同的功能。
3.IC的封装:IC芯片制造完成后,需要进行封装,即将芯片连接到载体上,并保护和封闭,以便与外界连接。
常见的封装方式有DIP、QFP、BGA等。
1.晶圆制备:IC的制造过程始于晶圆制备,即将硅单晶材料通过切割和抛光等工艺,制成规定尺寸和厚度的圆片。
晶圆表面还需要进行特殊的处理,如清洗和去除杂质。
2.光刻:光刻是通过光源和掩膜对晶圆表面进行曝光,形成所需图形模式的一种工艺。
光刻是将光照射到光刻胶上,使其发生化学反应,然后通过相应的蚀刻工艺将光刻胶及下方的膜层去除。
3.扩散:扩散是将所需的杂质原子(如硼、磷等)掺入晶圆内部,形成p区和n区,以便实现PN结的形成。
扩散过程需要在高温条件下进行,使杂质原子能够在晶格中扩散。
4.制备:制备过程是将晶圆表面的绝缘层开孔,形成连接电路,然后通过金属线或导线连接各个元件。
制备步骤包括物理蚀刻、金属蒸镀、光刻等。
5.封装:IC芯片制造完成后,需要进行封装,将芯片连接到载体上,并保护和封闭。
封装工艺包括焊接引脚、防尘、封胶等步骤。
6.测试:IC制造完成后,需要进行各种电性能和可靠性测试,以确保芯片的质量和功能。
测试内容包括电流、电压、频率等方面的测试。
在IC制造的过程中,上述步骤是不断重复的,每一次重复都会在前一步骤的基础上进行,逐渐形成多层结构,最终形成完整的IC芯片。
IC制备工艺技术IC制备工艺技术是指利用微纳米加工技术将电子器件集成到半导体材料上的过程。
IC制备工艺技术是当前先进电子技术中的关键技术之一,具有广泛的应用领域和重要的经济价值。
IC制备工艺技术的一般过程包括光罩制备、晶圆制备、光刻、薄膜沉积、雾化蚀刻、离子注入、扩散、金属化、测试和封装等步骤。
首先是光罩制备,在IC制备工艺技术中,光罩是通过光刻技术在光刻胶上形成的图案。
光罩中的图案决定了最终器件的形状和功能。
然后是晶圆制备,晶圆是IC制备的基础材料。
晶圆可以是硅、砷化镓、砷化磷等材料,在制备过程中需要对晶圆进行清洗、研磨和抛光等处理。
接下来是光刻,光刻是通过使用光刻机将光罩上的图案转移到光刻胶上的过程。
光刻胶是一种特殊的光敏材料,通过照射和显影等处理,将光罩上的图案转移到晶圆上。
薄膜沉积是指将需要的金属、氧化物或其他材料以一定的方式沉积在晶圆表面的过程。
薄膜可以用于制备晶体管和电容等器件。
雾化蚀刻是指利用酸或碱等溶液腐蚀晶圆表面的工艺。
通过控制蚀刻液的浓度和蚀刻时间,可以实现刻蚀深度的控制,从而形成所需的结构。
离子注入是指将需要的杂质离子注入到晶圆内部的过程。
离子注入可以改变晶圆内部的导电性能,用于制备电阻、电容等器件。
扩散是指将一种物质通过加热使其在晶圆内部扩散的过程。
扩散可以改变晶圆内部的杂质浓度分布,从而实现所需的结构和功能。
金属化是指在晶圆上沉积金属层,并通过光刻和蚀刻等工艺形成金属导线和连接结构。
金属化是制备IC中非常重要的一步,影响着器件的性能和可靠性。
最后是测试和封装,测试是对制备好的IC进行电性能测试,以确保IC的质量和性能。
封装是将IC芯片封装到塑料或陶瓷等包装材料中,并连接引脚和线路,以实现与外部电路的连接。
综上所述,IC制备工艺技术是一门复杂而精细的技术,涉及到多个工艺步骤。
随着科技的不断发展,IC制备工艺技术将继续不断创新和进步,为各个领域的电子器件提供更先进、更高性能的解决方案。
IC的生产工序流程以及其结构的发展历史简述2007—06—13 09:41一般来说我们对IC 的概念只停留在它是芯片或集成电路,或者是外观五花八门的小小的东西上面。
对它究竟是什么?它是怎么来?它为什么外表各种各样?我们的了解可能不是很多,下面通过对IC 的生产工序流程和其结构发展历史方面的简述,希望让大家对IC 大体上有一个初步的把握。
一,电子元器件的相关概念和分类1,概念电子元器件:分为半导体器件和电子元件,它们是电子工业发展的基础,它们是组成电子设备的基本单元,属于电子工业的中间产品.IC(集成电路)是电子元器件中的一种半导体器件。
微电子技术: 一个国家的核心技术是指微电子技术,而微电子技术是指能够处理更加微小的电磁信号的技术,所谓微电是区别于强电(例如照明用电)和弱电(例如电话线路)而言。
微电子技术的代表就是IC 技术,主要产品就是IC.2,分类电子元器件分两类:半导体器件和电子元件半导体器件包括:半导体分立器件,半导体集成电路,特殊功能的半导体器件,其它器件。
电子元件包括:电阻,电容,电感/线圈,电位器,变压器,继电器,传感器,晶体,开关,电池/电源,接插件/连接器,其他电子元件.二, IC的生产工序流程普通硅沙(石英砂,沙子)--〉分子拉晶(提炼)-->晶柱(圆柱形晶体)--〉晶圆(把晶柱切割成圆形薄片)-->光刻(俗称流片,即先设计好电路图,通过激光暴光,刻到晶圆的电路单元上)-->切割成管芯(裸芯片)--〉封装(也就是把管芯的电路管脚,用导线接到外部接头,以便与其它器件连接。
)详细流程注解:1, 业已确认,占地壳物质达到28%的石英在地表层呈现为石英砂石矿。
用电弧炉冶炼石英砂将其转变成冶金等级硅.通过一步一步去除杂质的处理工艺过程,硅经历液态,蒸馏并最终再沉积成为半导体等级的硅棒,其硅的纯度达到99.999999%。
随后,这些硅棒被机械粉碎成块并装入石英坩埚炉中加热熔化至1420摄氏度。
集成电路的基本制造工艺
内容多样,条理清晰
一、介绍
集成电路(Integrated Circuit,简称IC)是由大量集成电路元件、连接件、封装材料及其它辅助组件所组成,具有一定功能的电路,它将一
整套电路功能集成在一块微小的半导体片上,以微小的面积实现原来繁杂
的电路的功能,是1958年法国发明家约瑟夫·霍尔发明的结果,后经过
不断发展,已成为当今电子技术发展的核心产品。
二、制造工艺
1.半导体基材准备
半导体基材是制造集成电路的重要组成部分,制造基材的原材料主要
是晶圆,晶圆具有半导体特性,可用于加工成成型小型集成电路,晶圆的
基材制作工艺分为光刻、热处理和清洗三个步骤。
a.光刻
光刻的主要作用是将晶圆表面拉伸形成镜面,具体过程是将晶圆表面
上要制作的电路图案在晶圆上曝光,然后漂白,最后将原有晶圆形成的电
路图案抹去,晶圆表面上形成由其他物质覆盖的晶粒。
b.热处理
热处理是将晶圆暴露在高温环境中,内部离子的运动数量增加,使晶
体结构变化,以及晶粒的大小增加。
这样晶圆表面就可以形成由可控制的
晶体构造来定义的复杂电路模式。
c.清洗。
集成电路的基本制造工艺引言集成电路(Integrated Circuit,缩写为IC)是一种将大量的晶体管、电阻、电容和其他电子元器件集成在一个小芯片上的器件。
它的制造工艺需要经过一系列精密的步骤,以实现高度集成化和微米级的线宽。
本文将介绍集成电路的基本制造工艺,包括晶圆制备、光刻、薄膜沉积、离子注入、扩散和封装等步骤。
1. 晶圆制备晶圆制备是制造集成电路的第一步。
晶圆通常由硅(Si)材料制成,尺寸一般为4英寸、6英寸、8英寸或12英寸等。
下面是晶圆制备的基本步骤:•净化硅原料:将硅原料经过多道净化处理,以去除杂质,得到高纯度的硅原料。
•溶化硅原料:将净化后的硅原料溶解在高温下,形成熔融硅。
•生长单晶体:通过控制温度和速度,从熔融硅中提取出硅单晶体,形成长达数英尺的硅棒。
•切割晶圆:将硅棒切割成薄片,形成待用的晶圆。
2. 光刻光刻是一种通过光敏感的光刻胶将图案转移到晶圆表面的工艺。
光刻的基本步骤如下:•涂布光刻胶:将光刻胶均匀涂布在晶圆表面,形成一层薄膜。
•预烘烤:将晶圆经过预烘烤,将光刻胶固化。
•曝光:使用光刻机将掩模上的图案通过紫外线照射到晶圆上,使特定区域的光刻胶暴露在紫外线下。
•显影:在显影剂的作用下,溶解未曝光区域的光刻胶,暴露出晶圆表面的目标模式。
•后烘烤:将晶圆经过后烘烤,使光刻胶固化并提高其耐蚀性。
3. 薄膜沉积薄膜沉积是将不同的材料沉积到晶圆上,用于制作电子元件的各个层次。
常见的沉积方法有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。
以下是薄膜沉积的基本步骤:•清洗晶圆:将晶圆经过化学溶液清洗,去除表面的杂质。
•沉积薄膜:将晶圆放入沉积装置中,通过高温或高压将目标材料沉积在晶圆表面上,形成薄膜。
•薄膜退火:对沉积完的薄膜进行热处理,以提高薄膜的结晶度和电学性能。
4. 离子注入离子注入是通过注入高能量离子到晶圆表面,改变半导体材料的导电性能的工艺。
以下是离子注入的基本步骤:•选择离子种类:根据具体材料和元件要求,选择合适的离子种类。