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《集成电路制造工艺原理》课程教学教案山东大学信息科学与工程学院电子科学与技术教研室(微电)张新课程总体介绍：1．课程性质及开课时间：本课程为电子科学与技术专业（微电子技术方向和光电子技术方向）的专业选修课。
本课程是半导体集成电路、晶体管原理与设计和光集成电路等课程的前修课程。
本课程开课时间暂定在第五学期。
2．参考教材：《半导体器件工艺原理》国防工业出版社华中工学院、西北电讯工程学院合编《半导体器件工艺原理》（上、下册）国防工业出版社成都电讯工程学院编著《半导体器件工艺原理》上海科技出版社《半导体器件制造工艺》上海科技出版社《集成电路制造技术-原理与实践》电子工业出版社《超大规模集成电路技术基础》电子工业出版社《超大规模集成电路工艺原理-硅和砷化镓》电子工业出版社3．目前实际教学学时数：课内课时54学时4．教学内容简介：本课程主要介绍了以硅外延平面工艺为基础的，与微电子技术相关的器件（硅器件）、集成电路（硅集成电路）的制造工艺原理和技术；介绍了与光电子技术相关的器件（发光器件和激光器件）、集成电路（光集成电路）的制造工艺原理，主要介绍了最典型的化合物半导体砷化镓材料以及与光器件和光集成电路制造相关的工艺原理和技术。
5．教学课时安排：(按54学时)课程介绍及绪论2学时第一章衬底材料及衬底制备6学时第二章外延工艺8学时第三章氧化工艺7学时第四章掺杂工艺12学时第五章光刻工艺3学时第六章制版工艺3学时第七章隔离工艺3学时第八章表面钝化工艺5学时第九章表面内电极与互连3学时第十章器件组装2学时课程教案:课程介绍及序论（ 2学时）内容：课程介绍：1 教学内容1.1与微电子技术相关的器件、集成电路的制造工艺原理1.2 与光电子技术相关的器件、集成电路的制造 1.3 参考教材2教学课时安排3学习要求序论：课程内容：1半导体技术概况1.1 半导体器件制造技术1.1.1 半导体器件制造的工艺设计1.1.2 工艺制造1.1.3 工艺分析1.1.4 质量控制1.2 半导体器件制造的关键问题1.2.1 工艺改革和新工艺的应用1.2.2 环境条件改革和工艺条件优化1.2.3 注重情报和产品结构的及时调整1.2.4 工业化生产2典型硅外延平面器件管芯制造工艺流程及讨论2.1 常规npn外延平面管管芯制造工艺流程2.2 典型 pn隔离集成电路管芯制造工艺流程2.3 两工艺流程的讨论2.3.1 有关说明2.3.2 两工艺流程的区别及原因课程重点：介绍了与电子科学与技术中的两个专业方向（微电子技术方向和光电子技术方向）相关的制造业，指明该制造业是社会的基础工业、是现代化的基础工业，是国家远景规划中置于首位发展的工业。
硅材料制备及工艺硅材料是一种常用的半导体材料，在电子工业、光电子技术、太阳能电池等领域有广泛的应用。
其制备和工艺是实现材料性能优化和产品加工的关键环节。
本文将介绍硅材料的制备方法以及相关的工艺。
硅材料的制备主要有两种方法，一种是通过化学方法制备，另一种是通过物理方法制备。
化学方法是利用化学反应将硅的原料转化为硅材料。
常见的化学方法有：氯化法、硼砂法、硫酸法和火花渗硅法等。
氯化法是一种常用的方法，它利用氯和硅原料在高温下反应生成二氯化硅，然后通过还原反应得到纯净的硅材料。
硼砂法是另一种常用的方法，它利用硼砂和硅原料的反应生成四氯化硅，然后通过还原反应得到纯净的硅材料。
硫酸法是一种较为简单的制备方法，它利用硅酸盐和硫酸的反应生成硅酸，然后通过脱水反应得到硅材料。
火花渗硅法是一种新兴的制备方法，它利用电火花放电将硅原料气态化，然后通过凝结反应得到硅材料。
物理方法是利用物理手段将硅的原料转化为硅材料。
常见的物理方法有：热解法、溅射法和激光沉积法等。
热解法是一种常用的方法，它利用高温下原料的热分解生成纯净的硅材料。
溅射法是一种利用离子轰击使硅原料喷射到基片上形成薄膜的方法，常用于制备硅薄膜。
激光沉积法是一种利用激光蒸发硅原料使其在基片上形成硅薄膜的方法，适用于制备高质量的硅薄膜。
硅材料的工艺是对硅材料进行深加工和改性的过程，旨在改善其性能和适应特定的应用需求。
常见的硅材料工艺有：切割、掺杂、薄膜沉积和表面处理等。
切割是将硅材料切割成所需形状和尺寸的过程，常用的切割方法有：机械切割、砂轮切割和激光切割等。
掺杂是向硅材料中引入掺杂剂，改变其导电性能的过程，常用的掺杂方法有：扩散法、离子注入法和溅射法等。
薄膜沉积是将硅材料上沉积一层或多层薄膜，用于增强硅材料的特定性能，常用的薄膜沉积方法有：物理气相沉积、化学气相沉积和物理溅射沉积等。
表面处理是改变硅材料表面性质的过程，常用的表面处理方法有：氧化、涂覆和刻蚀等。
硅衬底制备工艺
硅衬底制备工艺是一种常用的半导体材料制备方式，下面介绍其制备工艺流程：
1、硅衬底制备前的处理：清洗硅片表面杂质、去除氧化层，使硅片表面纯洁。
2、将准备好的硅片放入清洁室，防止灰尘等杂质进入。
3、在硅片表面涂覆一层光刻胶，并利用UV光技术进行微影；
4、通过化学腐蚀或离子注入方式去除不需要的硅片部分；
5、在污染控制严格的清洁室内，在硅片表面沉积一层或多层半导体材料，如氧化硅、二氧化硅等；
6、通过多次重复沉积材料和剥离光刻胶的过程，得到要求的硅衬底。
整个硅衬底制备工艺流程需要在严格的无菌、无尘、无电磁波的清洁室内完成，以保证制备出的硅衬底质量稳定、可靠。
第2章硅衬底的制备半导体材料的发展与器件紧密相关。
可以说，电子工业的发展和半导体器件对材料的需求是促进半导体材料研究和开拓的强大动力,而材料质量的提高和新型半导体材料的出现，又优化了半导体器件性能，产生新的器件，两者相互影响，相互促进。
硅是制造集成电路的主要半导体材料，也是半导体产业中最重要的材料,了解硅材料及其制备过程将有助于理解硅芯片的制造过程。
本章学习目标：1.了解半导体材料的特点，以及半导体材料的分类。
2.掌握常用的半导体材料硅和锗。
3了解常用的化合物半导体材料。
4.掌握非晶、晶体的概念，掌握多晶和单晶结构的区别。
5.掌握单晶硅的制备过程。
6.熟悉硅锭到晶圆片的制备过程。
2.1 半导体材料半导体材料是室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。
靠电子和空穴两种载流子实现导电，室温时电阻率一般在10-5～107Ω.m之间。
通常电阻率随温度升高而增大；若掺入活性杂质或用光、射线辐照，可使其电阻率有几个数量级的变化。
1906年制成了碳化硅检波器。
1947年发明晶体管以后，半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展，并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。
靠电子和空穴两种载流子实现导电，室温时电阻率一般在10-5～107Ω.m之间。
通常电阻率随温度升高而增大；若掺入活性杂质或用光、射线辐照，可使其电阻率有几个数量级的变化。
1906年制成了碳化硅检波器。
1947年发明晶体管以后，半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展，并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。
半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。
纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。
在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流子，使材料的电阻率大为降低。
这种掺杂半导体常称为杂质半导体。
杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。
