集成电路制造工艺

芯片：在晶片上制备的晶体管或电路。

1957年，发现SiO₂它可以防止施主杂质或受主杂质扩散到硅中。
使用一定厚度的不需要扩散的区域SiO₂保护起来。

3.1 硅平面工艺

3.2 氧化工艺

SiO₂在集成电路中的作用

• 掩盖扩散杂质
• 可作为MOS装置的绝缘层栅极氧化层
• 用作集成电路中的隔离介质和绝缘介质
• 集成电路中的电容器介质
• 保护和钝化装置表面

SiO₂薄膜生长方法
（1）热氧化：硅片表面与水、氧或其他含氧物质在高温下进行氧化反应应而生成SiO₂薄膜的方法

• 氧氧化(分为干氧化和湿氧化)
• 氢氧合成氧化
• 高压氧化

(2)化学气相沉积（CVD）：以某种方式激活一种或多种元素的气体，在衬底表面发生化学反应，沉积所需的固体薄膜

• 常压化学气相沉积
• 等离子化学气相沉积
• 低压化学气相沉积

SiO₂薄膜要求：表面：厚度均匀，表面致密，无斑点，无白雾

氧化技术的发展趋势和问题

• 随着集成度的提高，设备尺寸不断减小MOS设备的氧化层厚度不断降低
• 栅氧化层越博，漏电和击穿越严重，因此需要开发高介质栅氧化层材料
• 随着继承电路尺寸的不断减小，接线间距的缩小显著增加了电容，减缓了设备的延迟

3.3 扩散掺杂工艺

目的:通过补偿或掺杂，制作N型或P型区域

扩散定律：由于浓度不均匀而导致载流子从高浓度向低浓度逐渐运动的过程
点击查看扩散原理PPT

杂志分布特征
扩散过程形式不同，但可分为恒定源扩散和限定源扩散

• 恒定源扩散：硅片表面杂质浓度不随时间变化
• 限量源扩散：硅中杂质总量保持不变，表面杂质浓度随时间增加而降低，硅片杂质扩散深度增加

常用的扩散方法
(固态、液态、气态)
液态源扩散是平面扩散过程中最常用的

特点：控制扩散T(温度)，扩散t(时间)，气体流量，控制掺杂量。
均匀、重复性好、设备简单、操作方便等。
N2 大部分直接进入管道，少数进入源瓶携带杂质源npn双极晶体管的发射区与磷杂质混合

二、气态片状源扩散
三、固定扩散
预沉积→高温扩散炉→再分布

用化学气相积法在硅片表面生产薄膜 (薄膜可以是氧化物、多晶硅和氮化物)
在生长膜的同时，将磷、硼、砷等杂质混合在膜中，在高温下作为扩散源扩散到硅片内

预沉积

• 预扩散：形成表面恒定源的扩散过程
• 控制硅片表面源杂质总量

再分布

• 源扩散过程受表面限制
• 主要用于控制结深

扩散层质量检测方法
扩散目的：掺杂
主要检测:(1)掺杂多少杂质(2)扩散形成PN结深(3)杂质的具体分布
点击查看方块电阻

3.4离子注入掺杂法

离子注入：将杂质电离成离子，聚焦成离子束，在电磁场的作用下加速对硅片的轰击，实现掺杂(适用于结深小于1微米的平面工艺
）
分1)离子注入(2)退火再分布

离子注射深度较浅，浓度较大，必须进行热处理，使杂质重新分布到半导体。
硅晶格因高能粒子的冲击而受损。为恢复晶格损伤，离子注射后应退火。

通过质量分析器选择注入的离子，纯度高，能量单一， 掺杂纯度不受杂质源纯度的影响

3.5掩模制版技术

掩膜:均匀平整的薄片由石英玻璃制成，表面涂有600800层nm厚的Cr层，使其表面光洁度更高，称为铬版（Cr mask）
三部曲电子书制版

1. 涂抗蚀剂（PMMA）
2. 电子书曝光
3. 显影(二甲苯)

光刻的基本原理：
使用光敏携带腐蚀涂层(光刻胶)_{(对光敏感的有机膜)}）化学反应，结合蚀刻方法，在各种薄膜上产生符合要求的图形，实现金属电极和布线或表面钝化的选择

光刻
掩模板(光刻板)上的图形通过光(和光刻胶)的作用转化为晶片的过程

点击查看光刻的基本流程

涂胶、煎烘→对准曝光→显定影→坚膜(后烘)→腐蚀→去胶

晶片采用旋转涂胶技术涂胶
光刻胶分为(1)正性光刻胶(2)负性光刻胶

3.6外延生长工艺

3.7金属层制备工艺

3.8隔离工艺技术

3.9 CMOS集成电路工艺流程