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 。
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 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图 4.9 晶片表面的 N型和 P型掺杂区的构成有氧化膜的晶圆掺杂的 型 N
和 型区域P
热处理 热处理是简单地将硅片加热和冷却来达到特定结果的一个工艺，在热处理过程中，在晶园上不但没有增加或减去任何物质，反而会有一些污染物和水气从晶园上蒸发。
实际上这个工艺主要是针对离子注入的，因为离子注入后注入离子会在晶体内部产生很多缺陷，必须通过退火才能给予消除 。
典型 VLSI规模两层金属集成电路结构的剖面图内连接平坦化的氧化层场氧化层多晶硅功能区
:,插塞钨 M 1 = 一层金属第 M 2 = 二层金属第内连接多晶硅集成电路多层布线结构图
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 。
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 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图 4.9 晶片表面的 N型和 P型掺杂区的构成有氧化膜的晶圆掺杂的 型 N
和 型区域P
热处理 热处理是简单地将硅片加热和冷却来达到特定结果的一个工艺，在热处理过程中，在晶园上不但没有增加或减去任何物质，反而会有一些污染物和水气从晶园上蒸发。
实际上这个工艺主要是针对离子注入的，因为离子注入后注入离子会在晶体内部产生很多缺陷，必须通过退火才能给予消除 。
典型 VLSI规模两层金属集成电路结构的剖面图内连接平坦化的氧化层场氧化层多晶硅功能区
:,插塞钨 M 1 = 一层金属第 M 2 = 二层金属第内连接多晶硅集成电路多层布线结构图
