芯片制造工藝課件

IC產(chǎn)業(yè)鏈的分工設(shè)計制造封裝IC產(chǎn)業(yè)鏈的分工設(shè)計制造封裝1目前微電子產(chǎn)業(yè)已逐漸演變?yōu)樵O(shè)計，制造和封裝三個相對獨立的產(chǎn)業(yè)。目前微電子產(chǎn)業(yè)已逐漸演變?yōu)樵O(shè)計，制造2IC制作.twIC制作.tw30IC制造技術(shù)1、晶片制備2、掩模板制備3、晶片加工0IC制造技術(shù)1、晶片制備4InitialoxSisubstrateInitialoxSisubstratePRDiffmodulePHOTOmoduleETCHmoduleInioxSisubPRThinfilmmoduleInioxSisubDiff,PHOTO,ETCH,T/FICcrosssectionWATWaferSortingChipCutting初始晶片(primarywafer)BondingPackagingFinalTestIC制造過程InitialoxSisubstrateInitial5IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)電電路絕緣層硅底材元件結(jié)構(gòu)內(nèi)連導(dǎo)線架構(gòu)FieldOxideFieldOxideSource/DrainRegionsGateOxideIC內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)電電路絕緣層硅底材元件結(jié)構(gòu)內(nèi)連導(dǎo)線架構(gòu)Fiel6NPN雙極型晶體管（三極管）NPN雙極型晶體管（三極管）7第一塊IC第一塊IC8MOS結(jié)構(gòu)MOS結(jié)構(gòu)90.1晶片制備1、材料提純（硅棒提純）2、晶體生長（晶棒制備）3、切割（切成晶片）4、研磨（機(jī)械磨片、化學(xué)機(jī)械拋光CMP）5、晶片評估（檢查）0.1晶片制備1、材料提純（硅棒提純）100.1.1材料提純（硅棒提純）提純原理：鹽水結(jié)冰后，冰中鹽的含量較低==〉在液態(tài)硅(熔區(qū))中,雜質(zhì)濃度大些提純方法：區(qū)域精煉法0.1.1材料提純（硅棒提純）提純原理：鹽水結(jié)冰后，冰中鹽11液態(tài)物質(zhì)降溫到凝固點以下，有些原子/分子會趨于固體結(jié)構(gòu)的排列，形成較小的核心（晶粒），控制晶粒取向，可得到單晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。例如：8’晶片的晶棒重達(dá)200kg，需要3天時間來生長0.1.2晶棒生長——直拉法液態(tài)物質(zhì)降溫到凝固點以下，有些原子/分子會趨于固體結(jié)構(gòu)的排列120.1.3切割（切成晶片）鋸切頭尾→檢查定向性和電阻率等→切割晶片晶片厚約50μm0.1.3切割（切成晶片）鋸切頭尾→檢查定向性和電阻率等→130.2掩模板制備特殊的石英玻璃上，涂敷一層能吸收紫外線的鉻層（氧化鉻或氧化鐵），再用光刻法制造光刻主要步驟涂膠曝光顯影顯影蝕刻0.2掩模板制備特殊的石英玻璃上，涂敷一層能吸收紫外線的鉻14光刻工藝光刻工藝15掩模板應(yīng)用舉例：光刻開窗掩模板應(yīng)用舉例：光刻開窗160.3晶片加工主要步驟：氧化開窗摻雜金屬膜形成摻雜沉積鈍化0.3晶片加工主要步驟：170.3.1氧化氧化膜（SiO2、SiNH）的作用：保護(hù)：如，鈍化層（密度高、非常硬）摻雜阻擋：阻擋擴(kuò)散，實現(xiàn)選擇性摻雜絕緣：如，隔離氧化層介質(zhì)：電容介質(zhì)、MOS的絕緣柵晶片不變形：與Si晶片的熱膨脹系數(shù)很接近，在高溫氧化、摻雜、擴(kuò)散等公益中，晶片不會因熱脹冷縮而產(chǎn)生彎曲0.3.1氧化氧化膜（SiO2、SiNH）的作用：18氧化氧化方法：濺射法、真空蒸發(fā)法、CVD、熱氧化法等例：干氧化法：Si+O2=SiO2（均勻性好）濕氧化法：Si+O2=SiO2（生長速度快）

Si+2H2O=SiO2+H2氧化氧化方法：濺射法、真空蒸發(fā)法、CVD、熱氧化法等190.3.2開窗0.3.2開窗200.3.3摻雜（擴(kuò)散）擴(kuò)散原理雜質(zhì)原子在高溫（1000-1200度）下從硅晶片表面的高濃度區(qū)向襯底內(nèi)部的低濃度區(qū)逐漸擴(kuò)散。擴(kuò)散濃度與溫度有關(guān)：（1000-1200度擴(kuò)散快）0.3.3摻雜（擴(kuò)散）擴(kuò)散原理210.3.4擴(kuò)散擴(kuò)散步驟：1、預(yù)擴(kuò)散（淀積）恒定表面源擴(kuò)散（擴(kuò)散過程中，硅片的表面雜質(zhì)濃度不變），溫度低，時間短，擴(kuò)散淺：控制擴(kuò)散雜質(zhì)的數(shù)量。2、主擴(kuò)散有限表面源擴(kuò)散（擴(kuò)散過程中，硅片的表面雜質(zhì)源不補(bǔ)充），溫度高，時間長，擴(kuò)散深：控制擴(kuò)散雜質(zhì)的表面濃度和擴(kuò)散深度、或暴露表面的氧化。0.3.4擴(kuò)散擴(kuò)散步驟：22擴(kuò)散擴(kuò)散分類及設(shè)備：按照雜質(zhì)在室溫下的形態(tài)分為：液態(tài)源擴(kuò)散、氣態(tài)源擴(kuò)散、固態(tài)源擴(kuò)散擴(kuò)散擴(kuò)散分類及設(shè)備：230.3.5薄膜淀積、金屬化薄膜：一般指，厚度小于1um薄膜淀積技術(shù)：形成絕緣薄膜、半導(dǎo)體薄膜、金屬薄膜等金屬化、多層互連：將大量相互隔離、互不連接的半導(dǎo)體器件（如晶體管）連接起來，構(gòu)成一個完整的集成塊電路0.3.5薄膜淀積、金屬化薄膜：一般指，厚度小于1um24薄膜淀積薄膜：小于1um，要求：厚度均勻、高純度、可控組分、臺階覆蓋好、附著性好、電學(xué)性能好薄膜淀積方法：1、物理氣相淀積（PVD）2、化學(xué)氣相淀積（CVD：APCVD、LPCVD、PECVD）薄膜淀積薄膜：小于1um，要求：厚度均勻、25薄膜淀積——物理氣相淀積（PVD）PVD：利用某種物理過程，例如蒸發(fā)或濺射現(xiàn)象，實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移，即原子或分子從原料表面逸出，形成粒子射入到硅片表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜。1、真空蒸發(fā)PVD2、濺射PVD薄膜淀積——物理氣相淀積（PVD）PVD：利用某種物理過程，26真空蒸發(fā)PVD真空蒸發(fā)PVD27濺射PVD濺射PVD28濺射鍍鋁膜濺射鍍鋁膜29薄膜淀積——化學(xué)氣相淀積（CVD）CVD：利用含有薄膜元素的反應(yīng)劑在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在襯底表面淀積薄膜。常用方法：1、外延生長2、熱CVD（包括：常壓CVD=APCVD、低壓CVD=HPCVD）3、等離子CVD（=PECVD）薄膜淀積——化學(xué)氣相淀積（CVD）CVD：利用含有薄膜元素的30CVD原理示意圖CVD原理示意圖31金屬化、多層互連金屬化、