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—————————————————————————————————————— 半导体集成电路制造工艺
一、集成电路的定义：集成电路是指半导体集成电路，即以半导体晶片材料为主，经热氧化工艺 ： 干氧氧化、水汽氧化、湿氧氧化
加工制造，将无源元件、有源元件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上，执行十八、根据器件要求确定氧化方法： 1、高质量氧化：干氧氧化或分压氧化； 2、厚某种电子功能的微型化电路。
微型化电路有集成电路、厚膜电路、薄膜电路和混合层的局部氧化或场氧化：干氧（10min）+湿氧+干氧(10min)或高压氧化；3、低表面态电路等多种形式。 氧化：掺氯氧化；湿氧氧化加掺氯气氛退火或分压氧化（H2O或O2+N2 或Ar 或He 等）。 二、集成电路的分类：
十九、热氧化过程中硅中杂质的再分布 1、硅中掺磷 (1)温度一定时，水汽氧化（湿氧按电路功能分类： 分为以门电路为基础的数字逻辑电路和以放大器为基础的线性电氧化）导致杂质再分布程度较大，其NS/NB 大于干氧氧化；(2)同一氧化气氛下，氧化路，还有微波集成电路和光集成电路等。 温度越高，磷向硅内扩散的速度越快，表面堆积现象减小，NS/NB 趋于1。 2、硅中按构成集成电路基础的晶体管分类：分为双极型集成电路和MOS型集成电路两大类。掺硼 (1)温度一定时，水汽氧化（湿氧氧化）导致杂质再分布 程度增大，NS/NB 小前者以双极型平面晶体管为主要器件；后者以MOS场效应晶体管为基础。 于干氧氧化； (2)同一氧化气氛下，氧化温度越高，硼向硅表面扩散速度加快，补三、衡量集成电路的发展------------------------------------------------------------------------------------------------
第一章 衬底材料
1、三种单晶制备方法的特点和用途比较
直拉法（引晶，缩颈，放肩，等径生长，收晶）
基本原理：将多晶硅在真空或惰性气体保护下加热，使多晶硅熔化，然后利用籽晶来拉制单-固相界面附近存在温度梯度(dT/dz)。
区熔法（悬浮区熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后竖直固定在区溶炉上、下轴之间；
水平区熔法：多晶硅棒和籽晶粘在一起后水平固定在区溶炉左、右轴之间）
基本原理：将籽晶与多晶硅棒紧粘在一起，利用分段熔融多晶棒，在溶区由籽晶移向多晶硅棒另一端的过程中，使多晶硅转变成单晶硅。
中子嬗变掺杂法：利用热中子（即低能中子）对高阻单晶进行辐照，从而使其电阻率发生改变的方法。主要用来对高阻区熔单晶电阻率的均匀性进行调整。
三种单晶制备方法的比较
方法 C、O含量 直径 电阻率大小 电阻率均匀性 用途
直拉法 较高 大 低 径向、轴向均匀性很差 制作VLSI
区熔法 较低 较小 高 径向、轴向均匀性较差 制作PowerDevice
中子嬗变法 不变 不变 可调 较好 调整电阻率
2、硅中有害杂质的分类、存在形式及其影响
非金属 主要有C、O、H原子。
重金属 主要有Au、Cu、Fe、Ni原子。
金 属 主要有Na 、K、Ca、Al、Li、Mg、Ba 原子等。
分类 种类 存在形式 主要影响
影响器件的特性参数(UT,β,Usat,fT)；影响硅单晶的力
O 间隙位置 学性质(降低其机械强度)；有源区外的氧有利于吸收附
非金属 近的重金属杂质,增强硅器件抗α粒子辐射的能力。
1-1 什么是集成电路？
解：集成电路是通过一系列特定的平面制造工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互联关系，“集成”在一块半导体单晶片上，冰封装在一个保护外壳内，能执行特定功能的复杂电子系统。
1-2 集成电路制造的主要工艺有哪些？
解：重复清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦化。
1-3画出集成电路中电阻、电容、二极管、晶体管、场效应晶体管和CMOS反相器的结构图。
1-4半导体工艺经历了哪几种工艺发展过程？现在采用的是哪种工艺技术？
解：（1）1952年肖克莱发明了生产型晶体管，其特点是在晶体管生长过程中形成NPN型晶体管。
（2） 同年萨拜提出了合金结型晶体管，其原理是将铟球放置在锗片的两边，在高温下溶解锗而形成两个PN结。
（3）1954年贝尔实验室提出了采用气相扩散方法形成台面型结型晶体管。
（4）1960年，硅平面结型晶体管的发明；
（5）1954年库尔特提出了用PN结来隔离集成电路中的各个晶体管和其他元件。
（6）1959年仙童公司的罗伯特提出了用平面工艺来制作硅集成电路。
现在采用的是硅平面工艺技术；
1-5芯片制造包括哪几个阶段？简要描述各个阶段。
解：（1）硅片制备；将硅从沙中提炼并纯化，形成半导体级硅的多晶硅。
（2）芯片制造；硅片到达硅片制造厂，经过清洗、成膜、光刻、刻蚀、
和掺杂（扩散、离子注入）等主要工艺之后，加工成的硅片具有永久刻蚀在硅片上的完整的集成电流。
（3）掩膜板制作；掩膜版中包括构成芯片的各层图形结构，现在最常用的掩膜版技术是石英玻璃涂敷，在石英玻璃掩膜版表面的洛层上形成芯片各层结构图形。
（4）装配与封装；芯片制造完成后，封装之前芯片要经过测试/挑选进行单个芯片的电学测试，拣选出合格芯片和不合格芯片，并作出标识，合格芯片包装在保护壳内。
（5）终测；为了确保芯片的功能，要对每个被封装的集成电路进行测试，以保障芯片的电学和环境特性参数满足要求。
第2章 大规模集成电路制造工艺和版图设计
集成电路制造是一项非常复杂的技术，本章的目的是介绍大规模集成电路器件的工艺流程以及衍生的集成电路元件和版图设计基础。首先介绍制造集成电路的主要材料，接着介绍一些基本的加工工艺，包括形成二氧化硅膜的热氧化工艺，将杂质掺入硅中的杂质扩散和淀积工艺，将电路图形复制到硅片表面的光刻和刻蚀工艺，最后将描述三类集成电路的基本制造工艺，重点描述COMS集成电路的制造过程。
1.1半导体材料
材料按导电性能可以分为导体、个导体和绝缘体三类。如果说电气系统主要应用导体和
绝缘体两类材料的话，电子系统特别是微电子系统则应用所有的三类材料。集成电路虽然是导体、半导体和绝缘体三种材料有机组合形成的系统，但相对于其他系统，半导体材料在集成电路的制造巾起着根本性的作用。首先，集成电路通常是制作在半导体衬底材料之上的：同时，集成电路的基本元件是依据半导体的特性构成的。
半导体材料之所以得到广泛的应用，是因为它具有以下特性，
（1）通过掺入杂质可以明显改变半日体的电导率。例如，在室温30℃时，在纯净锗中掺
入亿分之一的杂质，电导率会增加几百倍。正是因为掺杂可控制半导体的电导率，才能利用
它制造出各种不同的半导体器件。
（2）当半导体受到外界热的刺激时，其导电能力将发生显著变化。利用这种热敏效应可
制成热敏器件。另—方面，热敏效应会使半导体的热稳定性下降，所以出半导体构成的电路
中常采用温度补偿等措施。
（3）光照也可以改变半导体的电导率，通常称为半导体的光电效应。利用光电效应可以
制成光敏电阻、光电晶体管、光电精合器等*
（4）多种由半导体形成的结构中，当注入电流时，会发射出光，从而r1J制造出发光—极管和激光二极管。
在这些材料中硅(Si，Sillcon)、砷化嫁(GaAs)和锗是较为常用的。以这些材料为衬底，可以做出复杂的材料系统，不同的固态器件和集成电路。
