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、AbO3）、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、AI等），無機(jī)絕緣 材料（SiO2、Si3N4 . AI2O3等），半絕緣材料 （多晶硅、非晶硅等）。生長(zhǎng)工藝如圖所示。其中蒸發(fā)工藝、濺射等 可看成是直接生長(zhǎng)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(zhǎng)法制備 薄膜所需

2、的原子或分子，由含其組元的化合物， 通過氧化、還原、熱分解等反應(yīng)而得到。淀枳鈍化層增層的制程生長(zhǎng) 氧化層淀積 金屈膜生氏法紅化工藝転化4藝淀枳法化學(xué)氣相淀枳匸藝蒸發(fā)匚藝濺射薄膜分類/工藝與材料的對(duì)照表層別熱氧化 工藝化學(xué)氣相 淀積工藝蒸發(fā)工藝濺射工藝絕緣層二氧化硅二氧化硅 氮化硅二M化點(diǎn) -氧化硅*9體層外延小品（總 多 HH fit導(dǎo)體層fe鋁/硅合金 鋁俐合金 諫鋸詼合金 黃金鈦鋁/硅合金 鋁銅合金光刻利川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(duì)應(yīng)的兒何圖形。以實(shí)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

3、和質(zhì)量將直接影響器件的 性能指標(biāo)，同吋也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。冇薄膜的殆圓光刻制程正膠工藝-開孔熱擴(kuò)散離/源離了注入摻雜 人為地將所需要的 雜質(zhì)以一定的方式（熱擴(kuò) 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。 和外延摻雜的最人區(qū)別是 實(shí)現(xiàn)“定域”，而不是大 面積的均勻摻雜。如圖 4.9所示。圖4.9晶片表面的N型和P型摻雜區(qū)的構(gòu)成仃氧化膜 的晶圓摻雜的N型 和P型區(qū)域熱處理 熱處理是簡(jiǎn)單地將硅片加熱和冷卻來達(dá) 到特定結(jié)果的一個(gè)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(huì)有一 些污染物和水氣從晶園上蒸發(fā)。實(shí)際上這個(gè)工藝主要是針對(duì)離子注入的，因 為離子注入后注入離子會(huì)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)的剖而圖M2M2. .> ， , :倒插塞 Ml =第一層金屬 M2 =第二層金屬掩狹版-硅片多晶硅 淀積多晶硅 光刻與刻怏掩腰版 、.II 壤過光的 光刻膠圖9.1 CM