第3章集成电路制造工艺 56页PPT文档

二氧化硅、氧化铝等是集成电路制造中常用的介质材料，用于隔离不同器件和层间绝缘。
氧化物
氮化硅、氮化硼等是具有高硬度、高熔点和高化学稳定性的介质材料，常用于保护和钝化表面。
氮化物
介质材料
金属材料
铜
铜是目前集成电路中主要的互连材料，具有低电阻、高可靠性等优点。
铝
铝是早期集成电路中常用的互连材料，具有成本低、延展性好等优点。
详细描述
集成电路的发展历程
集成电路的应用领域
总结词：集成电路的应用领域非常广泛，包括通信、计算机、消费电子、工业控制、医疗器械等。随着技术的不断发展，集成电路的应用领域还将不断扩大。
02
集成电路制造工艺流程
前道工艺流程
通过物理或化学气相沉积等方法在衬底上形成薄膜，作为集成电路的基本材料。
利用光刻胶和掩膜板，将设计好的电路图案转移到衬底上。
合金材料
金、银、铂等贵金属和铜、镍等贱金属的合金材料在集成电路制造中也有应用，用于提高器件性能和可靠性。
光刻胶是集成电路制造中最关键的材料之一，用于图形转移和掩膜。
光刻胶
研磨料用于表面处理和研磨，以实现平滑和洁净的表面。
研磨料
其他材料
04
集成电路制造设备与技术
光刻设备
用于将电路图案转移到晶圆片上，包括曝光机和光刻机等。
制造设备
随着集成电路的集成度不断提高，制程技术不断向纳米级别发展，目前已经达到纳米级别。
纳米制程技术
新型材料如碳纳米管、二维材料等在集成电路制造中的应用逐渐增多，为集成电路的发展提供了新的可能性。
新型材料应用
通过将多个芯片堆叠在一起，实现更高速的信号传输和更低的功耗，成为集成电路制造技术的重要发展方向。

CVD技术特点： 具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、
均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围 广、设备简单等一系列优点 CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需 要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的SiO2、 多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等
反响离子刻蚀(Reactive Ion Etching，简称 为RIE)：通过活性离子对衬底的物理轰击和 化学反响双重作用刻蚀。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
扩散与离子注入
掺杂：将需要的杂质掺入特定的 半导体区域中，以到达改变半导 体电学性质，形成PN结、电阻、 欧姆接触
光刻胶受到特定波长光线的作用后， 导致其化学构造发生变化，使光刻胶 在某种特定溶液中的溶解特性改变
正胶：分辨率高，在超大规模集成电 路工艺中，一般只采用正胶
正胶：曝光 后可溶
负胶：曝光 后不可溶
图形转换：光刻
几种常见的光刻方法
接触式光刻：分辨率较高，但是容易造 成掩膜版和光刻胶膜的损伤。
接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一 个很小的间隙(10～25m)，可以大大 减小掩膜版的损伤，分辨率较低
《集成电路制造工艺》 PPT课件
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集成电路设计与制造的主要流程框架
系 统 需 求 设计
用掩膜版 重复
20-30次
由氧化、淀积、离子注入或蒸 发形成新的薄膜或膜层
曝光 刻蚀

图形制备
图形制备是指在晶圆表面涂覆一层光 刻胶，然后通过光刻技术将电路图形 转移到光刻胶上，为后续的掺杂、刻 蚀等工艺做准备。
这一阶段需要确保电路图形的精度和 一致性，以实现集成电路的微细化和 小型化。
薄膜制备
薄膜制备是指在晶圆表面沉积一层或 多层薄膜材料，以实现电路元件之间 的隔离和连接等功能。
06 集成电路制造工 艺未来展望
新材料的应用
硅基材料的突破
随着集成电路制造工艺的不断进步， 硅基材料的应用将得到进一步优化， 以提高集成电路的性能和稳定性。
新型材料的探索
科研人员正在积极探索新型材料，如 氮化镓、碳化硅等，这些材料具有更 高的电子迁移率和耐高温特性，有望 在未来取代硅基材料。
新技术的研发
硅片的规格和型号有多种，根 据不同的应用需求选用合适的 硅片。
掩模版
01
掩模版是集成电路制造中的关键 材料之一，用于定义芯片上的图 形。
02
掩模版通常由石英或玻璃材料制 成，表面镀有金属薄膜。
掩模版的精度和稳定性直接影响 到集成电路的性能和良品率。
03
在制造掩模版时，需要采用高精 度的光刻和刻蚀技术，确保图形
这一阶段还需要对制造过程中的各种问题和故障进行预测和 预防，以确保制造过程的稳定性和可靠性。
晶圆制备
晶圆制备是集成电路制造的重要环节之一，主要是通过切 割、研磨、抛光等工艺手段将原材料硅锭加工成可用于制 造集成电路的晶圆。
这一阶段需要控制晶圆的表面质量和尺寸精度，以确保后 续制造工艺的稳定性和可靠性。
金属材料
01
金属材料在集成电路制造中扮演着重要的角色，用于制造引脚、电极 、互连线等。
02
常用的金属材料包括金、银、铜、铝等，具有导电性能好、延展性好 、焊接性能优良等特点。

集成电路工艺设备
薄膜制备设备
化学气相沉积设备
用于在硅片上沉积各种薄膜，如氧化硅、氮化硅 等。
物理气相沉积设备
用于沉积金属、合金等材料，如蒸发镀膜机。
化学束沉积设备
通过离子束或分子束技术，在硅片上形成高纯度 、高质量的薄膜。
光刻设备
01
02
03
投影式光刻机
将掩膜板上的图形投影到 硅片上，实现图形的复制 。
降低成本
集成电路工艺能够实现大规模生产，降低了单个电子 元件的成本。
促进技术进步
集成电路工艺的发展推动了半导体制造技术的进步， 促进了微电子产业的发展。
02
CATALOGUE
集成电路制造流程
薄膜制备
物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD ）是最常用的两种沉积技术。
薄膜的厚度、均匀性和晶体结构等特性对集成电路的 性能和可靠性具有重要影响。
分类
按照制造工艺技术，集成电路可分为 薄膜集成电路和厚膜集成电路；按照 电路功能，集成电路可分为模拟集成 电路和数字集成电路。
集成电路工艺的发展历程
小规模阶段
20世纪60年代，晶体管被集成 在硅片上，形成了小规模集成 电路。
大规模阶段
20世纪80年代，微处理器和内 存被集成在硅片上，形成了大 规模集成电路。
02
它通过化学腐蚀和机械研磨的协同作用，将硅片表面研磨得更
加平滑，减小表面粗糙度。
抛光液的成分、抛光压力和抛光时间等参数对抛光效果具有重
03
要影响。
03
CATALOGUE
集成电路工艺材料
硅片
硅片是集成电路制造中最主要的材料之一，其质量直 接影响集成电路的性能和可靠性。