第四章芯片制造概述 概述本章将介绍基本芯片生产工艺的概况, 主要阐述4中最基本的平面制造工艺,分别是: 薄膜制备工艺掺杂工艺光刻工艺热处理工艺 薄膜制备是在晶体表面形成薄膜的加工工艺。 图44是MOS晶体管的剖面图,可以看出上面有 钝化层<SisN4、AO3)、金属膜(A)、氧化层(SiO2) 制备这些薄膜的材料有:半导体材料(Si、 GaAs等),金属材料(Au、A等),无机绝缘 材料(SO2、SiN4、AO3等),半绝缘材料 (多晶硅、非晶硅等)
第四章 芯片制造概述 概述 本章将介绍基本芯片生产工艺的概况， 主要阐述4中最基本的平面制造工艺，分别是： 薄膜制备工艺 掺杂工艺 光刻工艺 热处理工艺 薄膜制备 是在晶体表面形成薄膜的加工工艺。 图4.4是MOS晶体管的剖面图，可以看出上面有 钝化层(Si3N4、Al2O3)、金属膜(Al)、氧化层(SiO2) 制备这些薄膜的材料有：半导体材料（Si、 GaAs等），金属材料（Au、Al等），无机绝缘 材料（ SiO2 、Si3N4 、Al2O3 等），半绝缘材料 （多晶硅、非晶硅等）
生长工艺如图所示。其中蒸发工艺、溅射等 可看成是直接生长法-以源直接转移到衬底上 形成薄膜;其它则可看成是间接生长法-制备 薄膜所需的原子或分子,由含其组元的化合物, 通过氧化、还原、热分解等反应而得到。 增层的制程 淀积 钝化层 淀积 金属膜 生长法 淀积法 生长 氧化工艺 化学气相淀积工艺 氧化层 P 氮化硅工艺 蒸发工艺 溅射
生长工艺如图所示。其中蒸发工艺、溅射等 可看成是直接生长法------以源直接转移到衬底上 形成薄膜；其它则可看成是间接生长法-----制备 薄膜所需的原子或分子，由含其组元的化合物， 通过氧化、还原、热分解等反应而得到。 淀积 钝化层 淀积 金属膜 生长 氧化层 N N P 增层的制程 生长法 淀积法 氧化工艺 化学气相淀积工艺 氮化硅工艺 蒸发工艺 溅射
薄膜分类/工艺与材料的对照表 热氧化化学气相 层别 工艺 淀积工艺 蒸发工艺 溅射工艺 绝缘层 二氧化硅 二氧化硅 氧化硅 氮化硅 氧化硅 半导体层 外延单晶硅 多晶硅 导体层 铝/硅合金钛 铝铜合金 钼 镍铬铁合金铝/硅合金 黄金 铝铜合金
薄膜分类/工艺与材料的对照表 层别 热氧化 工艺 化学气相 淀积工艺 蒸发工艺 溅射工艺 绝缘层 二氧化硅 二氧化硅 氮化硅 二氧化硅 一氧化硅 半导体层 外延单晶硅 多晶硅 导体层 铝 铝 硅合金 / 铝铜合金 镍铬铁合金 黄金 钨 钛 钼 铝 硅合金 / 铝铜合金
光刻利用光刻胶的感光性和耐蚀性,在各种薄膜 上复印并刻蚀出与掩摸版完全对应的几何图形 以实现选择性掺杂和金属膜布线的目的。是一种 非常精细的表面加工技术,在器件生产过程中广 泛应用,因此光刻精度和质量将直接影响器件的 性能指标,同时也是影响制造成品率和可靠性的 重要因素。光刻过程如图47所示。 光刻制程 正胶工艺-开孔 有薄膜的晶圆 或 负胶工艺一留岛
光刻 利用光刻胶的感光性和耐蚀性，在各种薄膜 上复印并刻蚀出与掩摸版完全对应的几何图形。 以实现选择性掺杂和金属膜布线的目的。是一种 非常精细的表面加工技术，在器件生产过程中广 泛应用，因此光刻精度和质量将直接影响器件的 性能指标，同时也是影响制造成品率和可靠性的 重要因素。光刻过程如图4.7所示。 有薄膜的晶圆 光刻制程 正胶工艺 开孔 - 或 负胶工艺 留岛 -
掺杂人为地将所需要的 杂质以一定的方式(热扩 散、离子注入)掺入到硅 片表面薄层,并使其达到 热扩散 规定的数量和符合要求的 分布形式,是改变器件 “丛向”结构的重要手段 不仅可以制造PN结,还 可以制造电阻、互连线等 和外延掺杂的最大区别是离子源一- 实现“定域”,而不是大 面积的均匀掺杂。如图 49所示。 离子注入
掺杂 人为地将所需要的 杂质以一定的方式（热扩 散、离子注入）掺入到硅 片表面薄层，并使其达到 规定的数量和符合要求的 分布形式，是改变器件 “丛向”结构的重要手段， 不仅可以制造PN结，还 可以制造电阻、互连线等。 和外延掺杂的最大区别是 实现“定域” ，而不是大 面积的均匀掺杂。如图 4.9所示。 热扩散 离子源 离子注入