第四章-芯片制造概述

1、第四章芯片制造概述概述本章將介紹基本芯片生產(chǎn)工藝的概況，主要闡述4中最基本的平面制造工藝，分別是：薄膜制備工藝摻雜工藝光刻工藝熱處理工藝薄膜制備是在晶體表面形成薄膜的加工工藝。圖4.4是MOS晶體管的剖面圖，可以看出上面有鈍化層(Si3N4、Al2O3)、金屬膜(Al)、氧化層(SiO2)制備這些薄膜的材料有： 半導(dǎo)體材料（ Si 、GaAs等），金屬材料（Au、Al等），無機絕緣材料（ SiO2、Si3N4、Al2O3等），半絕緣材料（多晶硅、非晶硅等）。生長工藝如圖所示。其中蒸發(fā)工藝、濺射等可看成是直接生長法以源直接轉(zhuǎn)移到襯底上形成薄膜；其它則可看成是間接生長法制備薄膜所需的原子或分子，由

2、含其組元的化合物， 通過氧化、還原、熱分解等反應(yīng)而得到。增層的制程淀積鈍化層淀積金屬膜生長法淀積法NN生長氧化層化學(xué)氣相淀積工藝氧化工藝氮化硅工藝P蒸發(fā)工藝濺射薄膜分類/工藝與材料的對照表熱氧化工藝化學(xué)氣相淀積工藝二氧化硅氮化硅外延單晶硅多晶硅層別絕緣層濺射工藝二氧化硅一氧化硅蒸發(fā)工藝二氧化硅半導(dǎo)體層導(dǎo)體層鋁鋁 / 硅合金鋁銅合金鎳鉻鐵合金黃金鎢鈦鉬鋁 / 硅合金鋁銅合金光刻利用光刻膠的感光性和耐蝕性，在各種薄膜上復(fù)印并刻蝕出與掩摸版完全對應(yīng)的幾何圖形。以實現(xiàn)選擇性摻雜和金屬膜布線的目的。是一種非常精細(xì)的表面加工技術(shù)，在器件生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用，因此光刻精度和質(zhì)量將直接影響器件的性能指標(biāo)，同時也

3、是影響制造成品率和可靠性的重要因素。光刻過程如圖4.7所示。正膠工藝 - 開孔光刻制程有薄膜的晶圓或負(fù)膠工藝 - 留島摻雜人為地將所需要的雜質(zhì)以一定的方式（熱擴散、離子注入）摻入到硅 片表面薄層，并使其達(dá)到 規(guī)定的數(shù)量和符合要求的分布形式， 是改變器件“叢向”結(jié)構(gòu)的重要手段， 不僅可以制造PN結(jié)，還 可以制造電阻、互連線等。和外延摻雜的最大區(qū)別是 實現(xiàn)“定域”，而不是大面積的均勻摻雜。如圖4.9所示。熱擴散離子源離子注入圖4.9晶片表面的N型和P型摻雜區(qū)的構(gòu)成有氧化膜的晶圓摻雜的 N 型和 P 型區(qū)域熱處理熱處理是簡單地將硅片加熱和冷卻來達(dá)到特定結(jié)果的一個工藝，在熱處理過程中，在晶園上不但沒有增加或減去任何物質(zhì)，反而會有一些污染物和水氣從晶園上蒸發(fā)。實際上這個工藝主要是針對離子注入的，因為離子注入后注入離子會在晶體內(nèi)部產(chǎn)生很多缺陷，必須通過退火才能給予消除。典型VLSI規(guī)模兩層金屬集成電路結(jié)構(gòu)的剖面圖平坦化的氧化層內(nèi)連