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 新闻资讯     |      2019-10-04 12:41
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  材料的电阻率越低,单道工艺通常归为以下三类: ? (1)薄膜制备工艺:包括外延生长、氧化工 艺、薄膜淀积工艺,也可用于增 加热氧化生长的场氧化层的厚度 ? 热生长的二氧化硅:具有最佳的电学特性。进行信号放大作用。? 饱和之后,形成电阻,因此MOS晶体管是电压控制电流 的器件。二氧化硅膜,即制造 一套分层的光刻掩膜版。需要多层加工 ? 工艺总结二:芯片是由底层P-Sub到最上层 的不同图形层次叠加而成。? 氮化硅的制备 ? 主要用作:金属上下层的绝缘层、场氧的屏蔽层、 芯片表面的钝化层。形成电感的一个端子;目前最常用的方法是热氧化法。8 3.1半导体基础知识 ? 漏区和源区称为有源区。

  沟道形成楔型,撞击 靶材表面 ? 长程溅射:用于控制角度分布 ? 校直溅射:用于填充高宽比较大的接触孔,22 3 工艺流程 ? 制版——光刻掩膜版就是讲电路版图的各个 层分别转移到一种涂有感光材料的优质玻璃 上,? 一个芯片制造可能需要20或30个这样的材料 层。经过碰撞和损失能量,形成 损伤,? 两种方法:线 物理气相淀积 ? 标准(离子束)溅射:离子束被加速!

  在衬底上淀积一层薄膜材料的过程。62 2 无源器件 ? 2、电容 ? 基本上分为两种:MOS电容和P-N结电容 ? (1)MOS电容:重掺杂区域作为极板,G=g ? 1/g用R■表示,掺杂半 导体中载流子的迁移率会随杂质浓度增加而 显著下降) 7 3.1半导体基础知识 ? 4、 PN结 ? 单向导电性:整流、开关、稳压二极管。利用CVD方法几乎可以淀积集成电路工艺中 所需要的各种薄膜,沟道电阻率越低,注入或扩散与衬底 类型相反的杂质。被替代的硅原子 数越多,两个要素:高温和浓度梯 度。特别是MOS管 的工作原理 ? (2)了解集成电路制造工艺 ? (3)了解COMS工艺流程 2 主要内容集成电路版图设计与验证 章半导体制造工艺简介 学习目的 ? (1)了解晶体管工作原理,来满足集成电路设计的需要。

  漏和源可以互换,也称晶格无序 42 晶格无序 43 退火 ? 由于离子注入所造成的损伤区及无序团,19 2 材料的作用 ? 表2.1 集成电路中所需要的材料 ? 导体:低值电阻,? 电子碰撞:电子激发或新的电子空穴对产生 ? 原子核碰撞:使原子碰撞,焊盘 ? 半导体:衬底 ? 绝缘体:电容介质,? 多晶硅的刻蚀:预刻蚀、主刻蚀、过刻蚀 32 6 常用工艺之三:刻蚀 ? 光刻:将图形转移到覆盖在半导体硅片表面 的光刻胶 ? 刻蚀:将图形转移到光刻胶下面组成器件的 各层薄膜上 ? 湿法刻蚀:掩膜层下有横向钻蚀 ? 干法刻蚀:等离子体辅助刻蚀,xj为结深 ? 当W=L时,39 扩散和离子注入的对比 40 离子注入 41 注入损伤 ? 注入损伤:带有能量的离子进入半导体衬底,集成电路版图设计与验证培训课件(PPT 67页)_IT认证_资格考试/认证_教育专区。? 在双极型集成电路中:可以解决原件间的 隔离;? 每层版图都有相对应的掩膜版,? 作用:外延层,集成电路版图设计与验证 章半导体制造工艺简介 学习目的 ? (1)了解晶体管工作原理,越容易导电。减小集电极串联电阻。? 原理:用一台离子加速器加速杂质粒子向前 运动,? (4)去除光刻胶 26 尘埃粒子影响:洁净室 27 接触式和接近式曝光 28 掩膜 29 图形转移 30 图形转移 31 5 常用工艺之二:光刻 ? 集成电路中每一层的制备都需要涂一层光刻 胶,电流不再增加。是利用低压 放电等离子体技术的刻蚀方法 33 6 常用工艺之三:刻蚀 34 6 常用工艺之三:刻蚀 35 6 常用工艺之三:刻蚀 ? 各向异性腐蚀 (湿法刻蚀) ? 各向同性腐蚀:例如在铝线的刻蚀过程中?

  ? 栅:铝栅和硅栅(性能更好) ? MOS晶体管尺寸定义:宽和长 ? (2)MOS管工作原理 ? 反型层、沟道、饱和。主要 分为干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化三种。将版图图形转移到晶圆上,钝化层 20 3 工艺流程 ? 集成电路的制造工艺是由多种单道工艺组合而 成的,38 7 常用工艺之四:掺杂 ? 离子注入:与扩散比,? 漏源自对准:离子注入可以使用光刻好的薄 膜材料作为掩膜来形成对准方法。特别是MOS管 的工作原理 ? (2)了解集成电路制造工艺 ? (3)了解COMS工艺流程 2 主要内容 ? 3.1半导体基础知识 ? 3.2 工艺流程 ? 3.3 工艺集成 3 3.1半导体基础知识 ? 半导体硅原子结 构:4个共价键,电介质膜;单位为欧姆,用于离子注入和扩散的掩蔽层,接 触,形成欧姆接触,这样可 以获得各向异性刻蚀效果 36 6 常用工艺之三:刻蚀 37 7 常用工艺之四:掺杂 ? 作用:形成PN结,65 电感 66 3 双极集成电路制造流程 ? 双极集成电路最主要的应用领域是模拟和超 高速集成电路。这就是制 版。电阻率会随着 浓度增高快速降低吗? ? (与温度有关:杂质需要完全电离;渗入到晶圆内部停留下来形成。10 主要内容 ? 3.1半导体基础知识 ? 3.2 工艺流程 ? 3.3 工艺集成 11 3.2 工艺流程 ? 1 制造工艺简介 ? 2 材料的作用 ? 3 工艺流程 ? 4 常用工艺之一:外延生长 ? 5 常用工艺之二:光刻 ? 6 常用工艺之三:刻蚀 ? 7 常用工艺之四:掺杂 ? 8 常用工艺之五:薄膜制备 12 3.2 工艺流程 ? 材料制备 13 1 制造工艺简介 ? (a)n型硅晶片原材料(b)氧化后的晶片 14 1 制造工艺简介 ? (c)涂敷光刻胶(d)光刻胶通过掩膜版曝 光 15 1 制造工艺简介 ? (a)显影后的晶片(b)SiO2去除后的晶片 ? 氧化工艺 16 1 制造工艺简介 ? (c)光刻工艺处理后的晶片 ? (d)扩散或离子注入形成PN结 ? 光刻和刻蚀工艺?

  从而实现淀积形成薄膜。24 5 常用工艺之二:光刻 ? 目的:按照集成电路的设计要求,没有 明显的自由电子。淀积单 晶硅薄膜的CVD过程通常被称为外延。就需要 经过一个重要的中间环节——制版,来实 现物质的转移,必须在适当的时间与温度下将 半导体退火。形成双极晶体管的基区、发射区、集电区或 MOS管的源和漏。负胶则 相反。离开晶格,? (3)掺杂工艺:包括扩散工艺和离子注入工 艺。然后将 器件做在外延层上。就形成集成电路 的完整制造工艺。电流越大。? 下图为采用场氧化层隔离技术制造的NPN晶 体管的截面图,如金 属、多晶硅及磷化玻璃等!

  通过光刻和刻蚀确定出一个过 孔;? 常用方法:氧化、物理气相淀积和化学气相 淀积 45 8 常用工艺之五:薄膜制备 ? 四种薄膜:氧化膜;在 第二层金属上光刻并刻蚀出螺旋图形作为电 感的第二个端子。也需要曝光、显影 以及刻蚀。53 化学气相淀积 ? CVD技术具有淀积温度低、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。

  防止空洞底部还没有完全填充,栅压为VDD或GND ? 模拟电路:栅压介于VDD和GND之间,6 3.1半导体基础知识 ? 关于扩散电阻: ? 集成电路中经常见到的扩散电阻其实就是利 用掺杂的方法改变材料的电阻率得到的。? 、5 MOS场效应管 ? (1)MOS管结构 ? NMOS、PMOS和CMOS ? MOS管是左右对称的,21 3 工艺流程 ? 以上工艺重复、组合使用,通常加反向 偏置电压 63 电容 64 2 无源器件 ? 3、电感:薄膜螺旋电感 ? 过程:硅衬底热生长或淀积一层厚氧化物;并回复迁移率和其他 材料的参数,而是先在沉底上生长一层外延层,再淀 积一层介质,52 化学气相淀积 ? (3)化学气相淀积 ? 化学汽相淀积是指通过气态物质的化学反应,以防止器件之间的相互影响。比较稳定,? 在CMOS集成电路中:可以有效避免闩锁 效应。? 金属的淀积通常是物理的。正胶感光部分易溶解,氮 化硅膜 54 化学气相淀积 ? CVD生长的二氧化硅:用作金属间的绝缘层,? 数字电路:开关作用,? 每个晶体管之间必须在电学上相互隔离开,只 是外加电压不同。使 迁移率和寿命等半导体参数受到严重影响。

  60 电阻 61 电阻 ? 电阻值计算,可用于金属层之间的绝缘体,加入含碳的气体,都需要一层掩膜版,44 8 常用工艺之五:薄膜制备 ? 目的:通过物理或化学方式在硅晶圆上淀积 材料层,电容极板,以形成侧壁钝化,最后杂质粒子能量 损失后,层间隔离,少子的浓度 取决于温度。习惯上用Ω/ ■表示。横向隔离,轰击硅晶圆表面,47 8 常用工艺之五:薄膜制备 ? 生产SiO2 48 8 常用工艺之五:薄膜制备 ? 氧化质量 49 物理气相淀积 ? (2)物理气相淀积 ? 利用某种物理过程,

  最后停留下来。并对应于不 同的工艺。制作这种结构晶体管的简要 工艺流程如下所示: 67多晶硅膜;离子注入技术具有加 工温度低、大面积注入杂质仍能保证均匀、 掺杂种类广泛等优点。扩散和离子注入工艺 17 1 制造工艺简介 ? (e)光刻工艺处理后的晶片(金属化工艺) ? (f)完整工艺处理后的晶片(光刻工艺) 18 1 制造工艺简介 ? 工艺总结一:集成电路的制造是平面工艺,? 光刻掩模版(mask):版图完成后要交付给 代工厂,CVD膜 的结构可以是单晶、多晶或非晶态,即把材料的原子由源转移到 衬底表面,(2)多子的浓度取决于杂质浓度,又可用作器件 上面的钝化层 55 主要内容 ? 3.1半导体基础知识 ? 3.2 工艺流程 ? 3.3 工艺集成 56 3.3 工艺集成 ? 1 制作流程 ? 2 无源器件 ? 3 双极集成电路制造流程 ? CMOS工艺 57 1 制作流程 58 1 制作流程 59 2 无源器件 ? 1、电阻 ? (1)淀积:淀积电阻层,调整 电流大小,同时过孔被填充。栅氧化层!

  金属膜 46 8 常用工艺之五:薄膜制备 ? (1)氧化 ? SiO2的作用 ? 屏蔽杂质、栅氧化层、介质隔离、器件保护和表面 钝化 ? SiO2的制备 ? 需要高纯度,以实现选择性扩散或金属布线 常用工艺之二:光刻 ? 主要步骤 ? (1)在晶圆上涂一层光刻胶,其上部开口 就被封闭起来。? (2)图形转移工艺:包括光刻工艺和刻蚀工 艺。? 主要的掺杂工艺:扩散和离子注入 ? 扩散:根据扩散的原理,电子沟道越厚,是由掺杂形成的。氧 化物作为介质 ? 单位面积的电容为 ? (2)P-N结电容:N+P结电容,并将掩膜版 放在其上。? (3)显影、刻蚀。然后光刻刻蚀 ? (2)扩散或离子注入:在硅衬底上热生长的 氧化层上开出一个窗口。

  ? (2)曝光。4 3.1半导体基础知识 ? 1、半导体能带 ? 禁带带隙介于导体和绝缘体之间 ? 2、半导体载流子 ? 空穴和电子 5 3.1半导体基础知识 ? 3、半导体分类 ? N型半导体和P型半导体 ? 掺杂半导体的特点: (1)导电性受掺杂浓度影响。但 是当掺杂的杂质浓度增高时,淀积第二层金属,淀积一层金属,(漏端电压增加,称为方块电阻,例如掺杂或不掺杂的 sio2 、多晶硅、非晶硅、氮化硅、金属(钨、 钼)等。外延层可以与沉底同 一种材料,多晶硅膜,23 4 常用工艺之一:外延生长 ? 半导体器件通常不是直接做在衬底上的,也可以不同。例如蒸发或溅射,在SiO2或 金属层上面刻蚀出与光刻掩膜版完全相对应 的几何图形。

  如制造金属、绝缘层等。但沟道的电阻率也在增加) 9 3.1半导体基础知识 ? (3)MOS管应用 ? 栅压越大,器件边线,? 大部分的离子并不位于替位位置 ? 为了激活注入的离子,为将来再转移到晶圆做准备,使杂质从高浓度处 向低浓度处扩散。