集成电路工艺

绪论：

1. IC制造技术的基本流程：外延工艺、氧化工艺、一次光刻工艺、硼掺杂工艺、二次光刻工艺、磷掺杂工艺、三次光刻工艺、金属化工艺、四次光刻工艺（4次光刻2次掺杂）。

以平面工艺制造PN结的工艺流程：①在硅的平坦表面上生长出一层稳定的SiO2。②采用光刻技术在SiO2上刻出窗口。③通过刻出的窗口将掺杂剂掺入硅，掺杂剂沿垂直和水平两个方向在硅中扩散，在窗口附近形成一定的杂质分布。④PN结在表面处被二氧化硅覆盖，这层SiO2不再被去掉，可使器件性能更加稳定。（肖克莱巴丁布拉顿）

2. IC制造技术的发展历程：•First Transistor, A T&T Bell Labs, 1947

•First Single Crystal Germanium, 1952 •First Single Crystal Silicon, 1954

•First IC Device, TI, 1959 •First IC Product, Fairchild, 1961 •Moore’s Law

3. IC制造技术的发展趋势： 特征尺寸（feature size）向深亚微米发展、晶圆尺寸不断增加。

4. IC制造技术的典型工艺：图形转换（光刻：接触光刻、接近光刻、投影光刻、电子束光刻。刻蚀：干法刻蚀、湿法刻蚀。掺杂：扩散、离子注入、退火。）薄膜工艺（氧化：干氧氧化、湿氧氧化等。CVD：APCVD、LPCVD、PECVD。PVD：蒸发、溅射。）集成工艺（金属化、互连、封装等。）

5. Foundry and Clean room：超净、超纯、高技术含量、高精度、大批量，低成本。特点：净化间的标准、净化间手套、静电放电、超纯材料、去离子水。

硅衬底：

•IC制造材料：P11硅半导体材料的优势

•晶体结构及缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。简立方体(SC)、体心立方(BCC)、面心立方（FCC）、金刚石结构。

•半导体级硅的制备•单晶硅生长•硅片制备流程

热氧化：

•Thermal SiO2 Properties ？•Thickness of Si consumed during oxidation？

•Deal-Grove Model ；B;B/A•Factors Influencing Thermal Oxidation?

•Measurement of the oxide thickness?

扩散：

•扩散工艺的目的和作用•扩散的机理•费克定律•预淀积和推进•薄层电阻的测量

离子注入：

•离子注入的优缺点：优点：掺杂的均匀性好•温度低工艺•可以精确控制杂质含量•可以注入各种各样的元素•横向扩散比纵向扩散要小得多•注入的离子能穿过薄膜•无固溶度极限。缺点：入射离子对半导体晶格有损伤•很浅和很深的注入分布难以实现•对高剂量注入，产率受限•离子注入设备昂贵。

•离子注入设备•注入机理•阻滞理论•沟道效应•退火的目的、设备•应用

光刻工艺：

•光刻的作用•光刻的环境

•光刻的材料：正胶∶不溶于显影液曝光后溶于显影液（碱性溶液）；分辨率高（刻细线条）；刻出图形与版子的图形相同。负胶∶溶于显影液曝光后不溶于显影液（丁酮等) ；粘附性好；刻得的图形与版子上图形的黑白区相反。

•光刻的设备•光刻的流程•光刻质量与检测•光刻的发展

刻蚀工艺：

•刻蚀的目的和方法•刻蚀的参数•湿法刻蚀•干法刻蚀及应用

薄膜工艺：

•薄膜淀积的作用•薄膜淀积的应用•物理淀积：蒸发和溅射•化学淀积：APCVD、

LPCVD、PECVD•外延（Epitaxy)

工艺集成：

•Device Isolation•Metallization、Interconnect 、Contact、VIA •CMP•Passivation•Bipolar Process•N-WELL CMOS Process

封装测试：

•IC封装的流程和作用•常见的IC 封装形式（DIP、QFP 、BGA）

•IC封装的作用•TEST

Q2：为什么选择Si 作为制造IC的基本材料？

Q1：IC器件中最重要的半导体材料是哪两种：Si和GaAs、Ge

Q1：为什么晶体会有缺陷？原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格点位置上，而是在其平衡位置附近振动并不是纯净的，而是含有若干杂质，即在半导体晶格中存在着与组成半导体的元素不同的其他化学元素的原子晶格结构并不是完整无缺的，而存在着各种形式的缺陷。Q2：为什么要考虑晶体的缺陷？

Q: (100);{100}, [100],<100>?

Q:发展趋势：最求更大直径硅锭的原因？

Q：二氧化硅是导体、绝缘体还是半导体？SiO2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。

例题：一个特殊硅器件需要注入硼，峰值在0.3μm（3000A。）深处，峰值浓度为1017cm -3，求此工艺需要使用的注入能量和剂量。如果衬底材料为N 型，衬底浓度为1015cm-3 ，求注入后的结深。