集成电路工艺制程介绍1

光刻胶的对比度光刻胶区分掩模上亮区和暗区的能力。

（光刻胶上从曝光区到非曝光区过渡的陡度）焦深（DOF）Chemical Clean RinseDrySpindlePR dispenser nozzleTo vacuum pumpSpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzlePR suck back旋转涂布SpindleTo vacuum PR dispenser nozzlePR suck back 旋转涂布SpindleTo vacuum PR dispenser nozzlePR suck backSpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzlePR suck back SpindleTo vacuum pumpPR dispenser nozzlePR suck back旋转涂布SpindleTo vacuum PR dispenser nozzlePR suck back 旋转涂布SpindleTo vacuum PR dispenser nozzlePR suck back旋转涂布PR dispenser PR suck back nozzleWaferChuck Spindle To vacuum pump旋转涂布PR dispenser PR suck back nozzleWaferChuck Spindle To vacuum pump旋转涂布PR dispenser PR suck back nozzleWaferChuck Spindle To vacuum pump去边 (EBR)• 光刻胶扩散到硅片的边缘和背面 • 在机械搬送过程中光刻胶可能回剥落成为微粒 • 正面和背面去边 EBR • 正面光学去边 EBR去边（EBR）• 光刻胶扩散 到硅片的边 缘和背面• 在机械搬送 过程中光刻 胶可能回剥 落成为微粒• 正面和背面 去边 EBR• 正面光学去 边 EBRSolventEBR： Edge Bead RemovalWaferChuck Spindle To vacuum pump匀胶后烘前的硅片WaferChuck SpindleTo vacuum pump去边SolventWaferChuck SpindleTo vacuum pump光学去边Photoresist WaferChuck Spindle• 对准和曝光后 • 硅片边缘曝光 (WEE) • 显影使曝光过的光刻胶溶解显影Edge PR removedPatterned photoresist WaferChuck SpindleTo vacuum pump烘烤系统Wafer HeaterVacuum Hot plate热板Heated N 2Wafers Heater Convection oven对流式烘箱 红外线烘箱MW Source PhotoresistWaferChuck VacuumMicrowave oven微波烘箱匀胶后烘• 使光刻胶中的大部分溶剂蒸发。

集成电路制造工艺第1章绪论1.1 课题背景在过去的的几十年里，一个以计算机、互联网、无线通信和全球定位系统为组成部分的信息社会逐渐形成。

这个信息社会的核心部分是由众多内建于系统中的细小集成电路（IC）芯片支持和构成的。

集成电路广泛应用于生活中的各个领域—诸如消费类产品、家庭用品、汽车、信息技术、电信、媒体、军事和空间应用。

结合纳米技术，持续不断的研究和开发即将使得集成电路更小和更强有力。

在可见的未来，计算机的尺寸将缩小到指甲盖大小，达到集成电路在尺寸、速度、价格及功耗方面实际可能的极限。

1.2 集成电路制造工艺发展概况随着硅平面工艺技术的不断完善和发展，到1958年，诞生了第一块集成电路，也就是小规模集成电路（SSL）；到了20世纪60年代中期，出现了中规模集成电路（MSL）；20世纪70年代前期，出现了大规模集成电路（LSL）；20世纪70年代后期又出现了超大规模集成电路（VLSL）；到了20世纪90年代就出现了特大规模集成电路（ULSL）。

集成电路的制造工艺流程十分复杂，而且不同的种类、不同的功能、不同的结构的集成电路，其制造工艺的流程也不一样。

人们常常以最小线宽（特征尺寸）、硅晶圆片的直径和动态随机存取存储器（DRAM）的容量，来评价集成电路制造工艺的发展水平。

在表1-1中列出了从1995年到2010年集成电路的发展情况和展望。

表1-1 集成电路的发展情况和展望年代1995 1998 2001 2004 2007 2010 特征尺寸/um 0.35 0.25 0.18 0.13 0.09 0.065DRAM容量/bit 64M 256M 1G 4G 16G 64G微处理器尺寸/mm²250 300 360 430 520 620DRAM尺寸/mm²190 280 420 640 960 1400 逻辑电路晶体管密度（晶体管数）/个4M 7M 13M 25M 50M 90M 高速缓冲器/（bit/cm²）2M 6M 20M 50M 100M 300M最大硅晶圆片直径/mm 200 200 300 300 400 400第2章半导体集成电路制造工艺流程2.1 概括本章以大量精美的图片、图表及具体详实的数据详细描述了集成电路制造的全过程。

艺中，一般只采用正胶
负胶：分辨率差，适于加工线宽≥3m的
线条
几种常见的光刻方法
接触式光刻、接近式曝光、投影式曝光
光学曝光的各种曝光方式及其利弊
接成品率低。
优点：掩模版寿命长，成本低。
接近式
非
缺点：衍射效应严重，影响分辨率。
接
优点：无像差，无驻波效应影响。
D
G
S
G
D
S
Al
SiO2
N
N
P-si
掺杂：将需要的杂质掺入特定的 半导体区域中，以达到改变半导 体电学性质，形成PN结、电阻、 欧姆接触
磷(P)、砷(As) — N型硅
硼(B) — P型硅
掺杂工艺：扩散、离子注入
扩散
替位式扩散：杂质离子占据硅原子的位：
– Ⅲ、Ⅴ族元素 – 一般要在很高的温度(950～1280℃)下进行，
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。
2.3 掺杂工艺（扩散与离子注入）
通过掺杂可以在硅衬底上形成不同类型的半导体区
域，构成各种器件结构。掺杂工艺的基本思想就是通过 某种技术措施，将一定浓度的Ⅲ价元素，如硼，或Ⅴ价 元素，如磷、砷等掺入半导体衬底。
2. 集成电路制造工艺
2.1 集成电路加工过程简介
一、硅片制备（切、磨、抛）
*圆片（Wafer）尺寸与衬底厚度： 3— 0.4mm 5— 0.625mm 4— 0.525mm 6— 0.75mm
硅片的大部分用于机械支撑。
晶圆退火工艺流程
晶体生长
Crystal Growth
硅晶体
Si Crystal

THANKS
感谢观看
材料挑战与解决方案
材料挑战
半导体集成电路制造过程中需要使用各种高纯度、高性能的材料，如高纯度硅片、特种气体性有着至关重要的影响。
材料解决方案
为了解决材料挑战，可以采用先进的材料制备技术和质量控制手段，确保材料的纯度和质量。同时，加强材料研 发和优化也是提高材料性能和可靠性的重要手段。
半导体集成电路的应用领域
01
02
03
04
通信
手机、基站、路由器等通信设 备中大量使用集成电路。
计算机
CPU、GPU、内存等计算机 核心部件都是集成电路的典型
应用。
消费电子
电视、音响、游戏机等消费电 子产品中广泛应用集成电路。
工业控制
自动化设备、仪器仪表等工业 控制领域离不开集成电路的支
持。
半导体集成电路的发展历程
05
06
1990年代至今
集成电路技术不断进步，进入纳米工艺时代， 智能手机、平板电脑等便携式智能设备成为主 流应用领域。
02
制造工艺流程
晶圆制备
01
02
03
04
晶圆是制造集成电路的基础材 料，其制备过程包括多晶硅的 提纯、单晶生长、晶片切割等
步骤。
多晶硅的提纯是将硅元素中的 杂质去除，获得高纯度的多晶
性能。
光刻胶需要具备优良的感光性能、分辨 率和附着力，同时要与刻蚀液兼容，易
于去除。
光刻胶的选用和加工工艺对集成电路的 制造成本和可靠性有着重要影响。
其他材料
01
其他材料在集成电路中用于辅助 制造和封装，如化学试剂、气体 、陶瓷等。
02
其他材料的选用和加工工艺对集 成电路的性能和可靠性有着重要 影响，需要与制造工艺相匹配。