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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第一章第一章 集成电路的基集成电路的基本制造工艺本制造工艺信息工程学院李薇薇经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用微电子学：Microelectronicsl微电子学微型电子学l核心集成电路集成电路：Integrated Circuit，缩写ICl通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或
2、砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用封装好的集成电路封装好的集成电路经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用硅单晶片与加工好的硅片硅单晶片与加工好的硅片经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用集成电路芯片的显微照片集成电路芯片的显微照片经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应
3、当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用集成电路的内部单元集成电路的内部单元集成电路的内部单元集成电路的内部单元(俯视图俯视图俯视图俯视图)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用制造业制造业芯片制造过程由氧化、淀积、离子注入或蒸发由氧化、淀积、离子注入或蒸发形成新的薄膜或膜层形成新的薄膜或膜层曝曝 光光刻刻 蚀蚀硅片硅片测试和封装测试和封装用掩膜版用掩膜版重复重复20-30次次经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失
4、，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用集集成成电电路路的的制制造造需需要要非非常常复复杂杂的的技技术术，它它主主要要由由半半导导体体物物理理与与器器件件专专业业负负责责研研究究。VLSI设设计计者者可可以以不不去去深深入入研研究究，但但是是作作为为从从事事系系统统设设计计的的工工程程师师，有有必必要要了了解解芯芯片片设设计计中中的的工工艺艺基基础础知知识识，才才能能根根据据工工艺艺技技术术的的特特点点优优化化电电路路设设计计方方案案。对对于于电电路路和和系系统统设设计计者者来来说说，更更多多关关注注的的是是工工艺艺制制造造的的能能力力，而而不不是是工工艺艺的的具具体实施过程。体
5、实施过程。由由于于SOC（系系统统芯芯片片）的的出出现现，给给IC设设计计者者提提出出了了更更高高的的要要求求，也也面面临临着着新新的的挑挑战战：设设计计者者不不仅仅要要懂懂系系统统、电路，也要懂工艺、制造。电路，也要懂工艺、制造。1.1 引言引言经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用半导体材料：硅半导体材料：硅1 电阻率：电阻率：从电阻率上分，固体分为三大类。在室温下：从电阻率上分，固体分为三大类。在室温下：金属：金属：10E4 cm2 导电能力随温度上升而迅速增加导电能力随温度上升而迅速增加 一一般
6、般金金属属的的导导电电能能力力随随温温度度上上升升而而下下降降，且且变变化化不不明明显显。但但硅硅的的导导电电能能力力随随温温度度上上升升而而增增加加，且且变变化化非非常常明显。明显。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3半半导导体体的的导导电电能能力力随随所所含含的的微微量量杂杂质质而而发发生生显显著变化著变化 一一般般材材料料纯纯度度在在99.9已已认认为为很很高高了了，有有0.1的的杂杂质质不不会会影影响响物物质质的的性性质质。而而半半导导体体材材料料不不同同，纯净的硅在室温下：纯净的硅在室温下
7、：21400cm如如果果在在硅硅中中掺掺入入杂杂质质磷磷原原子子，使使硅硅的的纯纯度度仍仍保保持持为为99.9999。则则其其电电阻阻率率变变为为：0.2cm。因因此此，可可利利用用这这一一性性质质通通过过掺掺杂杂质质的的多多少少来来控控制制硅的导电能力。硅的导电能力。4半导体的导电能力随光照而发生显著变化半导体的导电能力随光照而发生显著变化5半半导导体体的的导导电电能能力力随随外外加加电电场场、磁磁场场的的作作用用而而发生变化发生变化经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6 P型和型和N型半导体型半导
8、体两种载流子：带负电荷的电子和带正电荷的空穴。两种载流子：带负电荷的电子和带正电荷的空穴。纯纯净净硅硅称称为为本本征征半半导导体体。本本征征半半导导体体中中载载流流子子的的浓浓度度在在室室温下：温下：T300K当硅中掺入当硅中掺入族元素族元素P时，硅中多数载流子为电子，时，硅中多数载流子为电子，这种半导体称为这种半导体称为N型半导体。型半导体。当硅中掺入当硅中掺入族元素族元素B时，硅中多数载流子为空穴，这种时，硅中多数载流子为空穴，这种半导体称为半导体称为P型半导体。型半导体。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接
9、受服务的费用集成电路制造工艺集成电路是经过很多道工序制成的。其中最基础的工艺有：l生产所需类型衬底的硅圆片工艺硅圆片工艺；l确定加工区域的光刻工艺光刻工艺；l向芯片中增加材料的氧化氧化、淀积淀积、扩散和离子扩散和离子注入注入工艺；l去除芯片上的材料的刻蚀工艺刻蚀工艺。集成电路的制造就是由这些基础工艺的不同组合构成的。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用硅圆片工艺硅圆片工艺晶片:只含有极少“缺陷”的单晶硅衬底圆片。“切克劳斯基法”生长单晶硅“切克劳斯基法”：将一块称为籽晶的单晶硅浸入熔融硅中，然后在旋转
10、籽晶的同时缓慢地把其从熔融硅中拉起。结果，就形成圆柱形的大单晶棒。生长时，可在熔融硅中掺入杂质来获得期望的电阻率。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用200mm200mm商用直拉单晶硅商用直拉单晶硅商用直拉单晶硅商用直拉单晶硅切割后、加工过电路的硅圆片经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用单晶硅棒 (400mm)大单晶棒切成薄的圆片（wafer）在大多数CMOS工艺中，圆片的电阻率为0.05到0.1cm，厚度约
11、为500到1000微米。chip经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用硅片直径变大的好处经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用集成电路制造工艺简介集成电路制造工艺简介一、氧化工艺氧化工艺一一个个MOS集集成成电电路路中中，主主要要元元件件是是；PMOS，NMOS，R，C，L及及连连线线。MOS是是Metal Oxide Semiconductor Silicon的的缩缩写写。MOS管管有三种主要材料：金属、二氧化
12、硅及硅构成有三种主要材料：金属、二氧化硅及硅构成。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用氧化炉经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用改进的氧化炉经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用l氧化：制备SiO2层SiO2的性质及其作用lSiO2是一种十分理想的电绝缘材料，它的化学性质非常稳定，室温下它只与氢氟酸发生化学反应。氧化硅
13、层的主要作用氧化硅层的主要作用l在MOS电路中作为MOS器件的绝缘栅介质，器件的组成部分l扩散时的掩蔽层，离子注入的(有时与光刻胶、Si3N4层一起使用)阻挡层l作为集成电路的隔离介质材料l作为电容器的绝缘介质材料l作为多层金属互连层之间的介质材料l作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用SiO2的制备方法的制备方法热氧化法l干氧氧化l水蒸汽氧化l湿氧氧化l干氧湿氧干氧(简称干湿干)氧化法l氢氧合成氧化化学气相淀积法热分解淀积法溅射法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，
14、应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用进行干氧和湿氧氧化的氧化炉示意图进行干氧和湿氧氧化的氧化炉示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、掺杂工艺掺杂工艺在在衬衬底底材材料料上上掺掺入入五五价价磷磷或或三三价价硼硼，以以改改变变半半导导体体材材料料的的电电性性能能。掺掺杂杂过过程程是是由由硅硅的的表表面面向向体内作用的。体内作用的。目前，有两种掺杂方式：扩散和离子注入。目前，有两种掺杂方式：扩散和离子注入。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，
15、应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.扩扩散散：扩扩散散炉炉与与氧氧化化炉炉基基本本相相同同，只只是是将将要要掺掺入入的的杂质如杂质如P或或B的源放入炉管内。的源放入炉管内。扩散分为两步：扩散分为两步：lSTEP1 预预淀淀积积：将将浓浓度度很很高高的的一一种种杂杂质质元元素素P或或B淀淀积积在在硅硅片片表面。表面。lSTEP2 推推进进：在在高高温温、高高压压下下，使使硅硅片片表表面面的的杂杂质质扩扩散散到到硅硅片内部。片内部。实验分析表明：实验分析表明：P的浓度分布可由下式表示：的浓度分布可由下式表示：其中，其中，NT：预淀积后硅
16、片表面浅层的：预淀积后硅片表面浅层的P原子浓度原子浓度 D：P的扩散系数的扩散系数 t：扩散时间：扩散时间 x：扩散深度：扩散深度只要控制只要控制NT、T、t 三个因素就可以决定扩散深度及浓度三个因素就可以决定扩散深度及浓度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用扩扩 散散替位式扩散：杂质离子占据硅原子的位：l、族元素l一般要在很高的温度(9501280)下进行l磷、硼、砷等在二氧化硅层中的扩散系数均远小于在硅中的扩散系数，可以利用氧化层作为杂质扩散的掩蔽层。间隙式扩散：杂质离子位于晶格间隙：lNa、K
17、、Fe、Cu、Au 等元素l扩散系数要比替位式扩散大67个数量级经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用杂质横向扩散示意图杂质横向扩散示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用固态源扩散：如B2O3、P2O5、BN等经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用利用液态源进行扩散的装置示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当
18、按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、离子注入离子注入：将具有很高能量的杂质离子射入半导体衬底中的掺杂技术，掺杂深度由注入杂质离子的能量和质量决定，掺杂浓度由注入杂质离子的数目（剂量）决定。l 掺杂的均匀性好l温度低：小于600l可以精确控制杂质分布l可以注入各种各样的元素l横向扩展比扩散要小得多。l可以对化合物半导体进行掺杂经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用离子注入系统的原理示意图离子注入系统的原理示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应
19、当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用离子注入到无定形靶中的高斯分布情况离子注入到无定形靶中的高斯分布情况经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用Rp：平均浓度：平均浓度 p：穿透深度的标准差：穿透深度的标准差Nmax=0.4NT/pNT：单位面积注入的离子数，即离子注入剂量：单位面积注入的离子数，即离子注入剂量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用离子注入的分
20、布有以下两个特点：离子注入的分布有以下两个特点：1离离子子注注入入的的分分布布曲曲线线形形状状（Rp，pp），只只与与离离子子的的初初始始能能量量E0有有关关。并并杂杂质质浓浓度度最最大大的的地地方方不不是是在在硅硅的的表表面面，X0处处，而而是是在在XRp处。处。2离子注入最大值离子注入最大值Nmax与注入剂量与注入剂量NT有关。有关。而而E0与与NT都是可以控制的参数。因此，离子都是可以控制的参数。因此，离子注入方法可以精确地控制掺杂区域的浓度及注入方法可以精确地控制掺杂区域的浓度及深度。深度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消
21、费者购买商品的价款或接受服务的费用三、化学汽相淀积（三、化学汽相淀积（CVD）化学汽相淀积(Chemical Vapor Deposition)：通过气态物质的化学反应在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。CVD技术特点：l具有淀积温度低、薄膜成分和厚度易于控制、均匀性和重复性好、台阶覆盖优良、适用范围广、设备简单等一系列优点。lCVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中所需要的各种薄膜，例如掺杂或不掺杂的SiO2、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、钼)等经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用淀积工艺主要用于在硅片
22、表面上淀积一层材淀积工艺主要用于在硅片表面上淀积一层材料，如金属铝、多晶硅及磷硅玻璃料，如金属铝、多晶硅及磷硅玻璃PSG等。等。1、金属化工艺、金属化工艺 淀淀积积铝铝也也称称为为金金属属化化工工艺艺，它它是是在在真真空空设设备备中中进进行行的的。在在硅硅片片的表面形成一层铝膜。的表面形成一层铝膜。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、淀积多晶硅、淀积多晶硅l淀淀积积多多晶晶硅硅一一般般采采用用化化学学汽汽相相淀淀积积（LPCVD）的的方法。利用化学反应在硅片上生长多晶硅薄膜。方法。利用化学反应在硅
23、片上生长多晶硅薄膜。l适适当当控控制制压压力力、温温度度并并引引入入反反应应的的蒸蒸汽汽，经经过过足足够够长的时间，便可在硅表面淀积一层高纯度的多晶硅。长的时间，便可在硅表面淀积一层高纯度的多晶硅。l淀淀积积PGS与与淀淀积积多多晶晶硅硅相相似似，只只是是用用不不同同的的化化学学反反应过程。应过程。采用 在700C的高温下，使其分解：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用化学汽相淀积(CVD)常压化学汽相淀积(APCVD)低压化学汽相淀积(LPCVD)等离子增强化学汽相淀积(PECVD)经营者提供商品或
24、者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用APCVD反应器的结构示意图反应器的结构示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 LPCVD反应器的结构示意图反应器的结构示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用平行板型平行板型PECVD反应器的结构示意图反应器的结构示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到
25、的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用化学汽相淀积(CVD)单晶硅的化学汽相淀积（外延）：一般地，将在单晶衬底上生长单晶材料的工艺叫做外延，生长有外延层的晶体片叫做外延片。二氧化硅的化学汽相淀积：可以作为金属化时的介质层，而且还可以作为离子注入或扩散的掩蔽膜，甚至还可以将掺磷、硼或砷的氧化物用作扩散源。l低温CVD氧化层：低于500l中等温度淀积：500800l高温淀积：900左右经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用化学汽相淀积(CVD)多晶硅的化学汽相淀积：利用多晶硅替代金属铝
26、作为MOS器件的栅极是MOS集成电路技术的重大突破之一，它比利用金属铝作为栅极的MOS器件性能得到很大提高，而且采用多晶硅栅技术可以实现源漏区自对准离子注入，使MOS集成电路的集成度得到很大提高。氮化硅的化学汽相淀积：中等温度(780820)的LPCVD或低温(300)PECVD方法淀积。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用物理气相淀积（PVD）蒸发：在真空系统中，金属原子获得足够的能量后便可以脱离金属表面的束缚成为蒸汽原子，淀积在晶片上。按照能量来源的不同，有灯丝加热蒸发和电子束蒸发两种。溅射：真空
27、系统中充入惰性气体，在高压电场作用下，气体放电形成的离子被强电场加速，轰击靶材料，使靶原子逸出并被溅射到晶片上。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、钝化工艺四、钝化工艺在在集集成成电电路路制制作作好好以以后后，为为了了防防止止外外部部杂杂质质，如如潮潮气气、腐腐蚀蚀性性气气体体、灰灰尘尘侵侵入入硅硅片片，通通常常在硅片表面加上一层保护膜，称为钝化。在硅片表面加上一层保护膜，称为钝化。目目前前，广广泛泛采采用用的的是是氮氮化化硅硅做做保保护护膜膜，其其加加工工过过程程是是在在450C以以下下的的低低
28、温温中中，利利用用高高频频放放电电，使使 和和 气气体体分分解解，从从而而形形成成氮氮化化硅而落在硅片上。硅而落在硅片上。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用五、光刻工艺五、光刻工艺光刻工艺是完成在整个硅片上进行开窗的工光刻工艺是完成在整个硅片上进行开窗的工作。作。掩膜版和光刻胶：掩膜版和光刻胶：l 掩膜版：亮版和暗版掩膜版：亮版和暗版l 光刻胶：正胶和负胶光刻胶：正胶和负胶经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费
29、用几种常见的光刻方法l接触式光刻：分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。l接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(1025m)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低。l投影式曝光：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上的曝光方法，目前用的最多的曝光方式。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三种光刻方式三种光刻方式掩膜版掩膜版光学系统光学系统光源光源光
30、刻胶光刻胶硅片硅片接触式接近式投影式经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用光刻过程如下：光刻过程如下：1涂光刻胶涂光刻胶2掩膜对准掩膜对准3曝光曝光4显影显影5刻蚀：采用干法刻蚀（刻蚀：采用干法刻蚀（Ery Eatching）6去胶：化学方法及干法去胶去胶：化学方法及干法去胶(1)丙酮中，然后用无水乙醇丙酮中，然后用无水乙醇(2)发烟硝酸发烟硝酸(3)等离子体的干法刻蚀技术等离子体的干法刻蚀技术经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的
31、价款或接受服务的费用光刻工艺的发展：光刻工艺的发展：70年代的光刻只能加工年代的光刻只能加工35 m线宽，线宽，4 5 wafer。那时的光刻机采用接触式的。如：那时的光刻机采用接触式的。如：canon，采用紫外线，采用紫外线光源，分辨率较低。光源，分辨率较低。80年代发明了年代发明了1：1投影式光刻机，可加工投影式光刻机，可加工12m线宽，线宽，5 6waferwafer。代表产品有美国的。代表产品有美国的UltrotecUltrotec。存在问题是：存在问题是：（1）Mask难做，要求平坦，不能有缺陷。难做，要求平坦，不能有缺陷。（2）Wafer与与Mask之之间间有有间间隙隙，使使一一些
32、些尘尘埃埃颗颗粒粒加加入入，造成影响。另外，有光折射产生。造成影响。另外，有光折射产生。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用80年代后期出现了年代后期出现了Wafer Stepper，10:1或或5:1，使芯片加工进入了，使芯片加工进入了0.8 m的时代。代的时代。代表产品有：美国的表产品有：美国的GCA，日本的，日本的Canon，Nikon及荷兰的及荷兰的ASM。另外，美
33、国的另外，美国的KLA更加先进，它带有更加先进，它带有Mask检查及修正系统。它将检查及修正系统。它将Mask上的图上的图形缩小形缩小5倍后投影到硅片上，因此，使缺倍后投影到硅片上，因此，使缺陷缩小很多。它使用的光源仍是紫外线，陷缩小很多。它使用的光源仍是紫外线，但是用的是但是用的是g-line，波长在，波长在436nm，可加工：，可加工：0.81.0 m（大生产），（大生产），0.50.8 m（科（科研）芯片。研）芯片。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用90年代对年代对Stepper的改进大致两个
34、方面，的改进大致两个方面，一是在光源上：一是在光源上：（1）用）用I-line的紫外线，波长在的紫外线，波长在365nm，可加工，可加工0.50.6 m的芯片。的芯片。（2）若用准分子激光光源）若用准分子激光光源KrF下，波长大约下，波长大约248nm，可加工：可加工：0.250.5 m（大生产），（大生产），0.070.1 m（科研）的芯片。（科研）的芯片。（3）还有用电子束（）还有用电子束（EBeam）光源的，主要用于）光源的，主要用于做做Mask。二是在制作二是在制作Mask上下功夫，并带有上下功夫，并带有Mask的的修正功能，可通过检测修正功能，可通过检测Mask上的缺陷，调整上的缺陷
35、，调整曝光过程。曝光过程。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用六、刻蚀技术六、刻蚀技术湿湿法法刻刻蚀蚀：利用液态化学试剂或溶液通过化学反应进行刻蚀的方法。干干法法刻刻蚀蚀：主要指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基(处于激发态的分子、原子及各种原子基团等)与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用而达到刻蚀的目的。湿法腐蚀湿法腐蚀l湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用：磨片、抛光、清洗、腐蚀；l优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低；l缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差。经营者提供
36、商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用干法刻蚀干法刻蚀溅射与离子束铣蚀：通过高能惰性气体离子的物理轰击作用刻蚀，各向异性性好，但选择性较差等离子刻蚀(Plasma Etching)：利用放电产生的游离基与材料发生化学反应，形成挥发物，实现刻蚀。选择性好、对衬底损伤较小，但各向异性较差反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，简称为RIE)：通过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀。具有溅射刻蚀和等离子刻蚀两者的优点，同时兼有各向异性和选择性好的优点。目前，RIE已成为VLSI工艺中应用最广
37、泛的主流刻蚀技术经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用七、退火七、退火退火：也叫热处理，集成电路工艺中所有的在氮气等不活泼气氛中进行的热处理过程都可以称为退火。l激活杂质：使不在晶格位置上的离子运动到晶格位置，以便具有电活性，产生自由载流子，起到杂质的作用。l消除损伤退火方式：l炉退火l快速退火：脉冲激光法、扫描电子束、连续波激光、非相干宽带频光源(如卤光灯、电弧灯、石墨加热器、红外设备等)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款
38、或接受服务的费用1.2 双极集成电路基本制造工艺经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用制作埋层l初始氧化，热生长厚度约为5001000nm的氧化层l光刻1#版(埋层版)，利用反应离子刻蚀技术将光刻窗口中的氧化层刻蚀掉，并去掉光刻胶l进行大剂量As+注入并退火，形成n+埋层双极集成电路工艺经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用生长n型外延层l利用HF腐蚀掉硅片表面的氧化层。l将硅片放入外延炉中进行外延，外延层的厚度
39、和掺杂浓度一般由器件的用途决定。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用形成横向氧化物隔离区l热生长一层薄氧化层，厚度约50nml淀积一层氮化硅，厚度约100nml光刻2#版（场区隔离版）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用形成横向氧化物隔离区l利用反应离子刻蚀技术将光刻窗口中的氮化硅层-氧化层以及一半的场氧化层刻蚀掉；l进行硼离子注入。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失
40、，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用形成横向氧化物隔离区l去掉光刻胶，把硅片放入氧化炉氧化，形成厚的场氧化层隔离区l去掉氮化硅层经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用形成基区l光刻3#版(基区版)，利用光刻胶将收集区遮挡住，暴露出基区l基区离子注入硼经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用形成接触孔：l光刻4#版(基区接触孔版)l进行大剂量硼离子注入l刻蚀掉接触孔中的氧化层经营者提供商品或者服务有
41、欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用形成发射区l光刻5#版(发射区版)，利用光刻胶将基极接触孔保护起来，暴露出发射极和集电极接触孔l进行低能量、高剂量的砷离子注入，形成发射区和集电区经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用金属化l淀积金属，一般是铝或Al-Si、Pt-Si合金等l光刻6#版(连线版)，形成金属互连线合金：使Al与接触孔中的硅形成良好的欧姆接触，一般是在450、N2-H2气氛下处理2030分钟形成钝化层l在低温条件下(小于
42、300)淀积氮化硅l光刻7#版(钝化版)l刻蚀氮化硅，形成钝化图形经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用隔离技术PN结隔离结隔离场区隔离场区隔离绝缘介质隔离绝缘介质隔离沟槽隔离沟槽隔离经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用PN结隔离工艺结隔离工艺经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用绝缘绝缘介质介质隔离隔离工艺工艺经营者提
43、供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用LOCOS隔离工艺隔离工艺经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用接触与互连Al是目前集成电路工艺中最常用的金属互连材料,但Al连线也存在一些比较严重的问题l电迁移严重、电阻率偏高、浅结穿透等Cu连线工艺有望从根本上解决该问题lIBM、Motorola等已经开发成功目前，互连线已经占到芯片总面积的7080%；且连线的宽度越来越窄，电流密度迅速增加经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当
44、按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.3 MOS集成电路基本制造工艺经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用PN结和MOS晶体管lPN结的形成空间电荷区为高阻区，因为缺少载流子空间电荷区为高阻区，因为缺少载流子空间电荷区耗尽层空间电荷区耗尽层空间电荷区耗尽层空间电荷区耗尽层NP空间电荷区空间电荷区XMX XN NX XP P自建电场载载流流子子漂漂移移(电电流流)和和扩扩散散(电电流流)过过程程保保持持平平衡衡(相相等等)，形形成成自自建建场场和自建
45、势和自建势经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用PN结PN结最显著的特点是具有整流特性，它只允许电流沿一个方向流动，不允许反向流动。P区为正、N区为负时，PN结为正向偏置P区为负、N区为正时，PN结为反向偏置经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用正向偏置的PN结，电流随电压的增加而迅速增加。反向偏置的PN，电流很小基本可以忽略不计。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加
46、赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用MOSFET结构MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor也叫：绝缘栅场效应晶体管（Insulated Gate,IGFET）金属-绝缘体-半导体场效应晶体管(MISFET)电压控制电流器件场效应晶体管经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用MOSFET工作原理（NMOS为例）半导体表面场效应1.P型半导体 图1 P型半导体经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其
47、受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、表面电荷减少(施加正电压)图2 表面电荷减少经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3、形成耗尽层（继续增大正电压）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4、形成反型层（电压超过一定值Vt时）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用NMOS晶体管工作原理表面场
48、效应形成反型层（MOS电容结构）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用MOSFET结构沟道长度沟道长度WW沟道宽度沟道宽度形成反型层，产生沟道，S和D导通PMOS晶体管的原理与此相同，只是晶体管导通所需的栅电压为负值。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用NMOS和PMOS经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用CMOS结构
49、（实际物理结构）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用MOS晶体管符号经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用NMOS晶体管开关模型GateSource(of carriers)Drain(of carriers)|VGS|VG-VS|VT|Open(off)(Gate=0)Closed(on)(Gate=1)Ron经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者
50、购买商品的价款或接受服务的费用PMOS晶体管开关模型GateSource(of carriers)Drain(of carriers)|VGS|VG|VS|VT|VG|VDS饱和区：VGS-VTVDS00.511.522.50123456x 10-4VDS(V)IDS(A)VGS=2.5 VVGS=2.0 VVGS=1.5 VVGS=1.0 V线性区饱和区VDS=VGS-VT截至区VGSGSDBVDSIDS经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用CMOS反相器CMOS电路中最简单的逻辑；In输入1，Out