芯片制造工艺.ppt
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图解芯片制作工艺流程图
33
34
放置晶圆的黑盒子
35
36
单个内核：内核级别。从晶圆上切割下来的单个内核，这 里展示的是Core i7的核心。
37
封装：封装级别，20毫米/1英寸。衬底(基片)、内核、散 热片堆叠在一起，就形成了我们看到的处理器的样子。衬 底(绿色)相当于一个底座，并为处理器内核提供电气与机 械界面，便于与PC系统的其它部分交互。散热片(银色)就 是负责内核散热的了。
的硅，学名电
子级硅(EGS)，
平均每一百万
个硅原子中最
多只有一个杂
质原子。此图
展示了是如何
通过硅净化熔
炼得到大晶体
的，最后得到
的就是硅锭
(Ingot)。
8
单晶硅锭：整体基本呈圆柱形，重 约100千克，硅纯度99.9999％。
9
10
处 理 晶 圆 的 机 器
11
硅锭切割：横向切割成圆形的单个硅片，也就是我们常说 的晶圆(Wafer)。顺便说，这下知道为什么晶圆都是圆形 的了吧？
25
铜层：电镀完成后，铜离子沉积在晶圆表面，形 成一个薄薄的铜层。
26
抛光：将多余的铜抛光掉，也就是磨光晶圆表面。
27
金属层：晶体管级别，六个晶体管的组合，大约500纳米。在不同晶 体管之间形成复合互连金属层，具体布局取决于相应处理器所需要的 不同功能性。芯片表面看起来异常平滑，但事实上可能包含20多层复 杂的电路，放大之后可以看到极其复杂的电路网络，形如未来派的多 层高速公路系统
20
光刻胶：再次浇上光刻胶(蓝色部分)，然后光刻， 并洗掉曝光的部分，剩下的光刻胶还是用来保护 不会离子注入的那部分材料。
21
离子注入(Ion Implantation)：在真空系统中，用经过加 速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料，从而在 被注入的区域形成特殊的注入层，并改变这些区域的硅的 导电性。经过电场加速后，注入的离子流的速度可以超过 30万千米每小时。
微电子工艺基础污染控制和芯片制造基本工艺(ppt版)
第3章 污染控制、芯片制造根本工艺概述(ɡài shù) 二、洁净室的建设
1、洁净室要素
2、人员产生(chǎnshēng)的污染〔**〕 3、工艺用水〔**〕
4、工艺化学品 5、化学气体
6、设备 7、洁净室的物质和供给
27 微电子工艺基础
27
第二十七页，共七十六页。
第3章 污染控制、芯片制造(zhìzào)根本工艺概
述
二、洁净室的建设
3、工艺(gōngyì)用水
〔1〕工艺(gōngyì)用水的重要性
在晶圆制造的整个过程中，晶圆要经过多次的化学刻蚀 与清洗，每步刻蚀与清洗后都要经过清水冲刷 。在整个的 制造过程中，晶圆总共要在冲洗的系统中待上好几个小时， 一个现代的晶圆制造厂每天要使用多达几百万加仑的水，这 样实际上产生了一个投资项目，包括水的加工处理、向各个 加工工艺区的水的传输、废水的处理与排放。由于半导体器 件容易受到污染，所以所有工艺用水，必须经过处理，达到 非常严格的洁净度要求。
〔2〕人类的呼吸(hūxī)也包含着大量的污染，每次呼 气向空气中排出大量的水汽和微粒。而一个吸烟者的 呼吸(hūxī)在吸烟后在很长时间里仍能带有上百万的微 粒〔。3〕而体液，例如(lìrú)含钠的唾液也是半导体器件 的主要杀手。
解决方法：全封闭、穿衣顺序、详见教材。
26 微电子工艺基础
26
第二十六页，共七十六页。
23 微电子工艺基础
第二十三页，共七十六页。
第3章 污染控制、芯片(xīn piàn)制造根本工艺
概述
二、洁净室的建设
1、洁净室要素(yào
sù)
24 微电子工艺基础
24
第二十四页，共七十六页。
第3章 污染控制、芯片制造(zhìzào)根本工艺概述
图解芯片制造工艺流程(全图片注解,清晰明了)
图解芯片制造工艺流程（全图片注解，清晰明了）该资料简洁明了，配图生动，非常适合普通工程师、入门级工程师或行业菜鸟，帮助你了解芯片制造的基本工艺流程。
首先，在制造芯片之前，晶圆厂得先有硅晶圆材料。
从硅晶棒上切割出超薄的硅晶圆，然后就可以进行芯片制造的流程了。
1、湿洗 (用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)2、光刻 (用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )3、离子注入 (在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.) 4.1、干蚀刻(之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的，而是为了离子注入而蚀刻的。
现在就要用等离子体把他们洗掉，或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构，这一步进行蚀刻).4.2、湿蚀刻 (进一步洗掉，但是用的是试剂，所以叫湿蚀刻)——以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦，但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做，以达到要求。
5、等离子冲洗 (用较弱的等离子束轰击整个芯片) 6、热处理，其中又分为： 6.1 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)6.2 退火 6.3 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) ) 7、化学气相淀积(CVD)，进一步精细处理表面的各种物质 8、物理气相淀积 (PVD)，类似，而且可以给敏感部件加coating 9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要。
10、电镀处理 11、化学/机械表面处理 12、晶圆测试13、晶圆打磨就可以出厂封装了。
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芯片制造工艺
芯片制造工艺芯片制造工艺是指将硅晶圆上的电子器件逐级形成所需的电路图案的过程。
芯片制造工艺一般包括以下几个步骤：晶圆清洗、光刻、蚀刻、沉积、扩散、离子注入、热处理和封装等。
首先是晶圆清洗，目的是去除晶圆表面的粉尘、污染物和油脂等杂质。
晶圆经过清洗处理后，可以提高后续工艺步骤的成功率。
接下来是光刻步骤。
这一步骤是将电路图案通过光刻技术转移到光刻胶层上的过程。
首先，在晶圆上涂覆一层光刻胶，然后通过光刻机使用光刻掩膜将电路图案暴露在光刻胶上。
光刻胶通过光刻胶中的感光剂对紫外光的敏感性来进行暴光，并固化成一层光刻胶图案。
在光刻步骤完成后，需要进行蚀刻步骤。
蚀刻是将光刻胶图案中未固化的部分去除，以暴露出晶圆表面。
蚀刻过程中使用的蚀刻液可以选择性地去除光刻胶部分，而不会对晶圆表面产生影响。
这样就完成了电路图案的定义。
接下来是沉积步骤，主要是在晶圆表面上沉积一层材料，例如金属、氧化物等。
沉积材料的选择取决于电路图案的要求。
通过沉积，可以形成电路的导线、电容等元件。
扩散是芯片制造过程中的一个重要步骤。
通过高温处理将杂质掺入晶圆中，从而改变晶圆的电学性能。
扩散过程中使用的气氛、温度和时间等参数需要精确控制，以达到所需的扩散效果。
离子注入是为了改变晶圆材料中的本征和杂质浓度而进行的。
在离子注入过程中，通过加速离子的方式，将离子注入到晶圆中的特定区域。
离子注入可以改变晶圆的电学性能，例如调节导电性和电阻性等。
热处理是芯片制造中常见的步骤之一。
通过控制温度和时间等参数，以改变晶圆表面材料的性质。
热处理可以使材料变硬化、改善电性能、减少晶界缺陷等。
最后是封装步骤。
将芯片连接到封装基板上，并进行线路连接和封装。
封装过程中使用的材料和技术取决于芯片的应用和要求。
总之，芯片制造工艺是一个复杂而精细的过程，需要严格控制各个步骤的参数和参数。
通过精确的工艺控制，可以制造出高性能、高可靠性的芯片产品。
第五讲 IC工艺流程 简单NMOS和CMOS器件平面工艺 PPT
简单NMOS和CMOS器件平面工艺
Simple NMOS Technology
N channel 4-mask 1 metal layer
单晶硅 掩膜版
Note!
0.55:0.45
note self alignment
?
Simple CMOS Technology
简单NMOS和CMOS器件平面工艺
复习：工艺流程图
平面工艺
晶片准备 封装测试
硅片的类型标志
Hale Waihona Puke P(100)P(111)
N(111)
N(100)
微电子制造工艺的主要内容
衬底制备—单晶生长；晶片的切、磨、抛； 薄膜技术—氧化、外延、蒸发； 掺杂技术—扩散、离子注入； 图形加工—制版、光刻（曝光、腐蚀） 热处理——退火、烧结、去除光刻胶
Metal Mask
Other Cutaway Views
剖面图
SiO2
总结一下：
ULSI技术中较为典型的双 阱CMOS工艺制造的CMOS 集成电路的一部分
标准埋层双极集成电路工 艺制造的集成电路的一部分
外延、氧化、扩散、离子 注入、气相淀积、光刻腐蚀 以及金属化等工艺
现代工艺概要
双阱工艺
4 - Metal 1 2 - Polysilicon 3 - Diffusions 1 - Tub (N-well)
CMOS Inverter
cut line
N-well Mask
Active Mask
Poly Mask
N+ Select Mask
P+ Select Mask
Contact Mask
MEMS-MicroElectroMechanical System 微电子机械系统技术
芯片制造工艺
接近，在高温氧化、掺杂、扩散等公益 中，晶片不会因热胀冷缩而产生弯曲
芯片制造工艺
氧化
• 氧化方法：溅射法、真空蒸发法、CVD、 热氧化
法等 • 例：
• 干氧化法：Si+O2= SiO2 （均匀性好） • 湿氧化法：Si+O2= SiO2 （生长速度快）
Si+2H2O= SiO2+H2
芯片制造工艺
0.3.2 开窗
1、真空蒸发PVD 2、 溅射PVD
芯片制造工艺
真空蒸发PVD
芯片制造工艺
溅射PVD
芯片制造工艺
溅射镀铝膜
芯片制造工艺
薄膜淀积——化学气相淀积（CVD）
CVD：利用含有薄膜元素的反应剂在衬底 表面发生化学反应，从而在衬底表面淀 积薄膜。
常用方法： 1、外延生长 2、 热CVD（包括：常压CVD= APCVD、
芯片制造工艺
0.3.5 薄膜淀积、金属化
• 薄膜：一般指，厚度小于1um • 薄膜淀积技术：形成绝缘薄膜、半导体
薄膜、金属薄膜等 • 金属化、多层互连：将大量相互隔离、
互不连接的半导体器件（如晶体管）连 接起来，构成一个完整的集成块电路
芯片制造工艺
0.3.5.1 薄膜淀积
• 薄膜：小于1um，要求：厚度均匀、高 纯度、可控组分、台阶覆盖好、附着性 好、电学性能好
2020/12/17
芯片制造工艺
• 薄膜淀积方法： • 1、物理气相淀积（PVD） • 2、化学气相淀积（CVD：APCVD、
LPCVD、PECVD）
芯片制造工艺
薄膜淀积——物理气相淀积（PVD）
PVD：利用某种物理过程，例如蒸发或 溅 射现象，实现物质转移，即原子或分子 从原料表面逸出，形成粒子射入到硅片 表面，凝结形成固态薄膜。
芯片制造工艺
氧化
• 氧化方法：溅射法、真空蒸发法、CVD、 热氧化
法等 • 例：
• 干氧化法：Si+O2= SiO2 （均匀性好） • 湿氧化法：Si+O2= SiO2 （生长速度快）
Si+2H2O= SiO2+H2
芯片制造工艺
0.3.2 开窗
1、真空蒸发PVD 2、 溅射PVD
芯片制造工艺
真空蒸发PVD
芯片制造工艺
溅射PVD
芯片制造工艺
溅射镀铝膜
芯片制造工艺
薄膜淀积——化学气相淀积（CVD）
CVD：利用含有薄膜元素的反应剂在衬底 表面发生化学反应，从而在衬底表面淀 积薄膜。
常用方法： 1、外延生长 2、 热CVD（包括：常压CVD= APCVD、
芯片制造工艺
0.3.5 薄膜淀积、金属化
• 薄膜：一般指，厚度小于1um • 薄膜淀积技术：形成绝缘薄膜、半导体
薄膜、金属薄膜等 • 金属化、多层互连：将大量相互隔离、
互不连接的半导体器件（如晶体管）连 接起来，构成一个完整的集成块电路
芯片制造工艺
0.3.5.1 薄膜淀积
• 薄膜：小于1um，要求：厚度均匀、高 纯度、可控组分、台阶覆盖好、附着性 好、电学性能好
2020/12/17
芯片制造工艺
• 薄膜淀积方法： • 1、物理气相淀积（PVD） • 2、化学气相淀积（CVD：APCVD、
LPCVD、PECVD）
芯片制造工艺
薄膜淀积——物理气相淀积（PVD）
PVD：利用某种物理过程，例如蒸发或 溅 射现象，实现物质转移，即原子或分子 从原料表面逸出，形成粒子射入到硅片 表面，凝结形成固态薄膜。
《DRAM制造工艺》课件
薄膜沉积技术
薄膜沉积技术用于在芯片上沉 积薄膜材料，包括化学气相沉 积(CVD)和物理气相沉积(PVD) 等方法。
纳米制造技术
随着DRAM存储容量的不断增 加，纳米制造技术成为实现高 集成度和小尺寸的关键技术。
四、DRAM产业现状及发展趋势
DRAM行业现状
全球DRAM市场规模庞大， 主要由少数大型制造商垄断， 但也存在着激烈的竞争。
《DRAM制造工艺》PPT 课件
# DRAM制造工艺
一、DRAM简介
DRAM的定义
动态随机存取存储器(DRAM) 是一种基于电容的半导体存 储器，用于在计算机和其他 电子设备中临时存储数据。
DRAM的种类
常见的DRAM种类有SDRAM、 DDR、DDR2、DDR3和 DDR4等，每一代都有提高 存储容量和速度的改进。
DRAM的特点
DRAM具有高集成度、低功 耗、易于扩展等特点，是计 算机存储系统中的核心组件。
二、DRAM的制造工艺
DRAM制造工艺涉及多个步骤，包括前处理、晶圆制造、晶圆测试、芯片刻 蚀、挖孔、金属沉积、金属刻蚀和重复层叠等。
三、DRAM制造工艺中的关键技术
光刻技术
光刻技术是制造DRAM中非常 关键的步骤，用于在芯片表面 上形成复杂的电路结构。
2
DRAM制造工艺的未来趋势
未来DRAM制造工艺将更加注重提高存储密度、降低功耗和增强性能。3源自DRAM制造工艺的应用前景
DRAM作为计算机存储的重要组成部分，在未来的科技发展中将发挥越来越重要 的作用。
DRAM产业链分析
DRAM产业链包括芯片制造 厂商、封装测试厂商、模块 厂商和品牌厂商等环节。
DRAM产业发展趋势
随着人工智能、物联网和云 计算等技术的兴起，DRAM 产业将面临新的发展机遇。
《DRAM制造工艺》课件
设备特点
这些设备具有高精度和高效率的特点，能够实现大规模和连续生产，是 DRAM制造工艺中的重要组成部分。
03
设备维护
为了确保设备的稳定性和使用寿命，需要进行定期的维护和保养，包括
清洁、检查和更换易损件等。
制造材料介绍
制造材料
DRAM制造过程中需要使用到各种材 料，如硅片、金属、绝缘材料等。这 些材料的质量和纯度对DRAM的性能 和可靠性有着至关重要的影响。
加强环保措施
引入环保技术和设备，减少废弃物排放，加 强废弃物处理和循环利用。
05
DRAM制造技术的发展 趋势
当前技术的发展状况
3D堆叠技术
通过垂直堆叠存储单元，提高存储密度。
嵌入式DRAM技术
将DRAM集成到逻辑芯片中，提高集成度和性 能。
新型存储器技术
如FeRAM、MRAM等，作为下一代存储器技术，具有高速、低功耗等优点。
技术发展对DRAM产业的影响
促进产业升级
技术进步将推动DRAM产业不断升级，提高产业整体 竞争力。
降低成本
技术进步将降低DRAM的制造成本，使更多人能够享 受到高性能、大容量的存储产品。
拓展应用领域
随着技术的进步，DRAM的应用领域将进一步拓展， 如人工智能、物联网等领域。
DRAM的应用领域
总结词
计算机内存、图形处理、数据处理等
详细描述
DRAM广泛应用于计算机内存、图形处理、数据处理等领域，作为主内存或显存 ，提供快速的数据读写速度。
DRAM的发展历程
总结词
从20世纪70年代至今的发展历程
详细描述
DRAM的发展历程可以分为几个阶段，包括256K、1M、4M、16M、64M、256M、1G、2G、4G等不同容量 和速度的DRAM产品，随着技术的不断进步，未来还将有更高容量的DRAM出现。
这些设备具有高精度和高效率的特点，能够实现大规模和连续生产，是 DRAM制造工艺中的重要组成部分。
03
设备维护
为了确保设备的稳定性和使用寿命，需要进行定期的维护和保养，包括
清洁、检查和更换易损件等。
制造材料介绍
制造材料
DRAM制造过程中需要使用到各种材 料，如硅片、金属、绝缘材料等。这 些材料的质量和纯度对DRAM的性能 和可靠性有着至关重要的影响。
加强环保措施
引入环保技术和设备，减少废弃物排放，加 强废弃物处理和循环利用。
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DRAM制造技术的发展 趋势
当前技术的发展状况
3D堆叠技术
通过垂直堆叠存储单元，提高存储密度。
嵌入式DRAM技术
将DRAM集成到逻辑芯片中，提高集成度和性 能。
新型存储器技术
如FeRAM、MRAM等，作为下一代存储器技术，具有高速、低功耗等优点。
技术发展对DRAM产业的影响
促进产业升级
技术进步将推动DRAM产业不断升级，提高产业整体 竞争力。
降低成本
技术进步将降低DRAM的制造成本，使更多人能够享 受到高性能、大容量的存储产品。
拓展应用领域
随着技术的进步，DRAM的应用领域将进一步拓展， 如人工智能、物联网等领域。
DRAM的应用领域
总结词
计算机内存、图形处理、数据处理等
详细描述
DRAM广泛应用于计算机内存、图形处理、数据处理等领域，作为主内存或显存 ，提供快速的数据读写速度。
DRAM的发展历程
总结词
从20世纪70年代至今的发展历程
详细描述
DRAM的发展历程可以分为几个阶段，包括256K、1M、4M、16M、64M、256M、1G、2G、4G等不同容量 和速度的DRAM产品，随着技术的不断进步，未来还将有更高容量的DRAM出现。
LED芯片制造的工艺流程课件
长寿命
LED芯片的使用寿命长，可达到 数万小时，减少了更换灯具的频
率和维护成本。
多样化设计
LED芯片可以制作成各种形状和 大小，方便应用于各种照明场景，
满足不同的设计需求。
显示领域
高亮度
LED芯片能够产生高亮度，使得显示屏幕在强光下 也能清晰可见。
色彩鲜艳
LED芯片可以发出多种颜色的光，使得显示屏幕能 够呈现更加鲜艳和真实的色彩。
详细描述
封装与测试阶段包括将LED芯片粘贴到散热基板上，然后进行必要的焊接和引脚连接。最后进行性能 测试，如亮度、色温、稳定性等，以确保产品符合规格要求。这一阶段也是对前面工艺流程质量的最 终检验。
03
LED芯片制造的关键技术
MOCVD技术
MOCVD技术是制造LED芯片的核心技术之一，它通过将金属有机物和气 相化合物输送到反应室内，在衬底表面进行化学反应，形成所需的薄膜。
可靠性和稳定性。
改进封装工艺
02
通过改进封装工艺，降低封装成本，提高产品的质量和一致性。
强化测试环节
03
对外延片、芯片、封装品等各个阶段进行严格的质量检测和控
制，确保产品的性能和质量。
05
LED芯片制造的应用与前景
照明领域
节能环保
LED芯片具有高效节能和环保的 特点，能够替代传统照明灯具， 降低能源消耗和减少环境污染。
LED芯片的特点
LED芯片具有高效、节能、环保、寿命长等优点，广泛应用于照明、显示、指 示等领域。
LED芯片制造的重要性
推动产业发展
满足市场需求
LED芯片制造是LED产业的核心环节， 其技术水平和产能直接决定了整个 LED产业的发展水平。
随着人们对LED照明和显示需求的增 加，LED芯片制造能够满足市场对高 效、节能、环保照明产品的需求。
半导体芯片制造技术晶圆制备课件
4.氧含量
控制硅锭中的氧含量水平的均匀性是非常重要 的，而且随着更大的直径尺寸，难度也越来越大。 少量的氧能起到俘获中心的作用，它能束缚硅中的 沾染物。然而，硅锭中过量的氧会影响硅的机械和 电学特性。例如，氧会导致P-N结漏电流的增加，也 会增大MOS器件的漏电流。
硅中的氧含量是通过横断面来检测的，即对硅 晶体结构进行成分的分析。一片有代表性的硅被放 在环氧材料的罐里，然后研磨并抛平使其露出固体 颗粒结构。用化学腐蚀剂使要识别的特定元素发亮 或发暗。样品准备好后，使用透射电镜（TEM）描述 晶体的结构，目前硅片中的氧含量被控制在24到 33ppm。
一旦晶体在切割块上定好晶向，就沿着轴滚磨出 一个参考面，如图4-4所示。
图4-4定位面研磨
图4-5 硅片的类型标志
四、切片
单晶硅在切片时，硅片的厚度，晶向，翘曲度和 平行度是关键参数，需要严格控制。晶片切片的要求 是：厚度符合要求；平整度和弯曲度要小，无缺损， 无裂缝，刀痕浅。
单晶硅切成硅片，通常采用内圆切片机或线切片 机。
图4-18 硅片变形
2.平整度
平整度是硅片最主要的参数之一，主要是因为 光刻工艺对局部位置的平整度是非常敏感的。硅片 平整度是指在通过硅片的直线上的厚度变化。它是 通过硅片的上表面和一个规定参考面的距离得到的。 对一个硅片来说，如果它被完全平坦地放置，参考 面在理论上就是绝对平坦的背面，比如利用真空压 力把它拉到一个清洁平坦的面上，如图4-19所示， 平整度可以规定为硅片上一个特定点周围的局部平 整度，也可以规定为整体平整度，它是在硅片表面 的固定质量面积（FQA）上整个硅片的平整度。固定 质量面积不包括硅片表面周边的无用区域。测量大 面积的平整度要比小面积难控制。
然而，晶圆具有的一个特性却限制了生产商随 意增加晶圆的尺寸，那就是在芯片生产过程中，离 晶圆中心越远就越容易出现坏点，因此从晶圆中心 向外扩展，坏点数呈上升趋势。另外更大直径晶圆 对于单晶棒生长以及芯片制造保持良好的工艺控制 都提出了更高的要求，这样我们就无法随心所欲地 增大晶圆尺寸。
Bipolar工艺流程PPT课件
7
④ 隔离扩散
8
⑤ 基区注入（三次光刻）
决定NPN管的基区及扩散电阻的图形 离子注入可精确控制基区掺杂，接下来
退火修复注入损伤并确定基区结深，充 分减小接触电阻。
9
⑤ 基区注入
10
⑥ 发射区扩散 （四次光刻）
晶片再次涂光刻胶并用发射区掩膜版刻 出图形，然后在要形成NPN管发射区和 要制作N型外延层或深N+扩散欧姆接 触的区域刻蚀氧化层露出硅表面，极高 浓度的磷形成发射区 。
Bipolar工艺流程
1
① 初始材料
标准双极集成电路采用轻掺杂的（111） 晶向P型衬底制造。晶圆的切割通常偏 离轴线一定的角度，这样可使N型埋层 （NBL）阴影失真最小化， （111）晶 向硅有助于抑制标准双极工艺固有的寄 生PMOS管。
衬底的电阻率决定芯片的击穿电压。
2
② N型埋层 （一次光刻）
25
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
26
23
发射极电阻 （emitter resistor)
24
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
在集成电路中，P型衬底接最负电位，以使 隔离结处于反偏，达到各岛间电绝缘的目的。
隔离方法有：反偏PN结隔离、介质隔离、 PN结-介质混合隔离等。各种隔离方法均有 其优缺点。其中，PN结隔离工艺简单，是最 常用的隔离方法。
④ 隔离扩散
8
⑤ 基区注入（三次光刻）
决定NPN管的基区及扩散电阻的图形 离子注入可精确控制基区掺杂，接下来
退火修复注入损伤并确定基区结深，充 分减小接触电阻。
9
⑤ 基区注入
10
⑥ 发射区扩散 （四次光刻）
晶片再次涂光刻胶并用发射区掩膜版刻 出图形，然后在要形成NPN管发射区和 要制作N型外延层或深N+扩散欧姆接 触的区域刻蚀氧化层露出硅表面，极高 浓度的磷形成发射区 。
Bipolar工艺流程
1
① 初始材料
标准双极集成电路采用轻掺杂的（111） 晶向P型衬底制造。晶圆的切割通常偏 离轴线一定的角度，这样可使N型埋层 （NBL）阴影失真最小化， （111）晶 向硅有助于抑制标准双极工艺固有的寄 生PMOS管。
衬底的电阻率决定芯片的击穿电压。
2
② N型埋层 （一次光刻）
25
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
26
23
发射极电阻 （emitter resistor)
24
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
在集成电路中，P型衬底接最负电位，以使 隔离结处于反偏，达到各岛间电绝缘的目的。
隔离方法有：反偏PN结隔离、介质隔离、 PN结-介质混合隔离等。各种隔离方法均有 其优缺点。其中，PN结隔离工艺简单，是最 常用的隔离方法。
半导体制造工艺流程课件(PPT 97张)
第四次光刻—N+发射区扩散孔
• 集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。 • Al—N-Si 欧姆接触：ND≥1019cm-3，
N+
P+
P
N+-BL
SiO2 P+
P+
P N-epi
N+-BL
P-SUB 去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—扩散
5.0um NA NA NA 7
半 导体元件制造过程
前段（Front End）制程---前工序 晶圆处理制程（Wafer Fabrication； 简称 Wafer Fab）
典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程
衬底制备 基区光刻 基区扩散 一次氧化 再氧化 再分布及氧化 隐埋层光刻 隔离扩散 发射区光刻 隐埋层扩散 隔离光刻 背面掺金 外延淀积 热氧化 发射区扩散
P型Si ρ 10Ω.cm 111晶向,偏离2O~5O
晶圆（晶片） 晶圆（晶片）的生产由砂即（二氧化硅）开始， 经由电弧炉的提炼还原成 冶炼级的硅，再经由 盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透 过慢速分 解过程，制成棒状或粒状的「多晶 硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解 后，再 利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分 长，重76.6公斤的 8寸 硅晶棒，约需 2天半 时间长成。经研磨、抛光、切片后，即成半导 体之原料 晶圆片
曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外
蝕刻技術（Etching Technology）
蝕刻技術（Etching Technology）是將材料使用化學 反應物理撞擊作用而移除的技術。可以分為: 濕蝕刻（wet etching）:濕蝕刻所使用的是化學溶液， 在經過化學反應之後達到蝕刻的目的. 乾蝕刻（dry etching）:乾蝕刻則是利用一种電漿蝕 刻（plasma etching）。電漿蝕刻中蝕刻的作用，可 能是電漿中离子撞擊晶片表面所產生的物理作用， 或者是電漿中活性自由基（Radical）与晶片表面原 子間的化學反應，甚至也可能是以上兩者的复合作 用。 现在主要应用技术:等离子体刻蚀
芯片制造工艺与成本控制
• 薄膜质量的提升
• 薄膜沉积速度的加快
• 薄膜沉积工艺的优化与创新
刻蚀技术在芯片制造中的应用
刻蚀工艺是芯
片制造中的关
键工艺之一
刻蚀技术的发
展与挑战
01
02
• 湿法刻蚀与干法刻蚀
• 刻蚀深度的控制与均匀性
• 刻蚀图形的转移与显影
• 刻蚀成本的降低
• 刻蚀工艺的优化与创新
03
芯片制造工艺的成本控制策略
芯片制造工艺与成本控制
01
芯片制造工艺的基本原理及流程
芯片制造工艺的发展历程
20世纪50年代初期
• 晶体管技术的诞生
• 集成电路的发明
• 硅基半导体技术的兴起
20世纪60年代至80年代
• 集成电路技术的不断发展
• 微型化与集成化的趋势日益明显
• 硅基半导体技术逐渐成为主流
20世纪90年代至今
• 芯片制造工艺的不断革新
03
刻蚀技术的创新与应用
• 提高刻蚀深度与工艺稳定性
• 降低刻蚀成本与工艺复杂度
某芯片制造企业的发展战略案例分析
芯片制程工艺的精细化与复杂化战略
• 提高芯片的性能与集成度
• 降低芯片的生产成本
芯片性能与成本的差异化战略
• 满足不同市场需求与竞争态势
• 提高芯片的市场竞争力
绿色环保与可持续发展的战略
竞争
• 芯片性能与成本的竞争优势
资源共享
• 芯片性能与成本的竞争
• 芯片制造产业链的优化与整合
05
芯片制造工艺与成本控制的实际案例分
析
某芯片制造企业的成本控制案例分析
优化硅片制备
工艺与原材料
采购策略
采用高性能的
• 薄膜沉积速度的加快
• 薄膜沉积工艺的优化与创新
刻蚀技术在芯片制造中的应用
刻蚀工艺是芯
片制造中的关
键工艺之一
刻蚀技术的发
展与挑战
01
02
• 湿法刻蚀与干法刻蚀
• 刻蚀深度的控制与均匀性
• 刻蚀图形的转移与显影
• 刻蚀成本的降低
• 刻蚀工艺的优化与创新
03
芯片制造工艺的成本控制策略
芯片制造工艺与成本控制
01
芯片制造工艺的基本原理及流程
芯片制造工艺的发展历程
20世纪50年代初期
• 晶体管技术的诞生
• 集成电路的发明
• 硅基半导体技术的兴起
20世纪60年代至80年代
• 集成电路技术的不断发展
• 微型化与集成化的趋势日益明显
• 硅基半导体技术逐渐成为主流
20世纪90年代至今
• 芯片制造工艺的不断革新
03
刻蚀技术的创新与应用
• 提高刻蚀深度与工艺稳定性
• 降低刻蚀成本与工艺复杂度
某芯片制造企业的发展战略案例分析
芯片制程工艺的精细化与复杂化战略
• 提高芯片的性能与集成度
• 降低芯片的生产成本
芯片性能与成本的差异化战略
• 满足不同市场需求与竞争态势
• 提高芯片的市场竞争力
绿色环保与可持续发展的战略
竞争
• 芯片性能与成本的竞争优势
资源共享
• 芯片性能与成本的竞争
• 芯片制造产业链的优化与整合
05
芯片制造工艺与成本控制的实际案例分
析
某芯片制造企业的成本控制案例分析
优化硅片制备
工艺与原材料
采购策略
采用高性能的
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0.3.5.1 薄膜淀积
? 薄膜：小于1um，要求：厚度均匀、高 纯度、可控组分、台阶覆盖好、附着性 好、电学性能好
? 薄膜淀积方法： ? 1、物理气相淀积（PVD） ? 2、化学气相淀积（CVD：APCVD、
LPCVD、PECVD）
薄膜淀积——物理气相淀积（PVD）
PVD：利用某种物理过程，例如蒸发或 溅 射现象，实现物质转移，即原子或分子 从原料表面逸出，形成粒子射入到硅片 表面，凝结形成固态薄膜。
光刻工艺
掩模板应用举例：光刻开窗
0.3 晶片加工
? 主要步骤： 1. 氧化 2. 开窗 3. 掺杂 4. 金属膜形成 5. 掺杂沉积 6. 钝化
0.3.1 氧化
? 氧化膜（SiO2 、SiNH）的作用： 1. 保护：如，钝化层（密度高、非常硬） 2. 掺杂阻挡：阻挡扩散，实现选择性掺杂 3. 绝缘：如，隔离氧化层 4. 介质：电容介质、MOS的绝缘栅 5. 晶片不变形：与Si晶片的热膨胀系数很
0.1.1 材料提纯（硅棒提纯）
? 提纯原理：盐水结冰后，冰中盐的含量较 低==〉在液态硅(熔区)中,杂质浓度大些
? 提纯方法：区域精炼法
0.1.2 晶棒生长——直拉法
? 液态物质降温到凝固点以下，有些原子/分子会趋于固体结构的排 列，形成较小的核心（晶粒）， 控制晶粒取向，可得到单晶结构 的半导体。
? 例如：8'晶片的晶棒重达200kg，需要3天时间来生长
0.1.3 切割（切成晶片）
? 锯切头尾→检查定向性和电阻率等→切 割晶片
? 晶片厚约50μm
0.2 掩模板制备
? 特殊的石英玻璃上，涂敷一层能吸收紫外线的鉻层 （氧化鉻或氧化铁 ），再用光刻法制造
? 光刻主要步骤
1. 涂胶 2. 曝光 3. 显影 4. 显影蚀刻
IC产业链的分工 设计
制造
封装
目前微电子产业已逐渐演变为设计，制造
和封装三个相对独立的产业。
IC 制作
.tw m w.river.co w http://w
0 IC制造技术
? 1、晶片制备 ? 2、掩模板制备 ? 3、晶片加工
IC 制造过程
初始晶片 (primary wafer)
Initial ox Si substrate
扩散
? 扩散分类及设备：
按照杂质在室温下的形态分为：液态源扩散、气态源扩散、固态源扩散
0.3.5 薄膜淀积、金属化
? 薄膜：一般指，厚度小于1um ? 薄膜淀积技术：形成绝缘薄膜、半导体
薄膜、金属薄膜等 ? 金属化、多层互连：将大量相互隔离、
互不连接的半Βιβλιοθήκη 体器件（如晶体管）连 接起来，构成一个完整的集成块电路
Diff module
PR Initial ox Si substrate
PHOTO module
PR Ini ox
Ini ox
Si sub
Si sub
ETCH module
Thin film module
Diff, PHOTO, ETCH, T/F
Chip Cutting Bonding
Wafer Sorting Packaging
WAT
IC cross section
Final Test
IC內部结构
內连导线架构
导电电路 绝缘层
Gate Oxide
Field Oxide
Source/Drain Regions
元件结构
Field Oxide
硅底材
NPN双极型晶体管（三极管）
第一块IC
MOS结构
0.1 晶片制备
? 1、材料提纯（硅棒提纯） ? 2、晶体生长（晶棒制备） ? 3、切割（切成晶片） ? 4、研磨（机械磨片、化学机械抛光CMP） ? 5、晶片评估（检查）
1、真空蒸发PVD 2、 溅射PVD
真空蒸发PVD
溅射PVD
溅射镀铝膜
薄膜淀积——化学气相淀积（CVD）
CVD：利用含有薄膜元素的反应剂在衬底 表面发生化学反应，从而在衬底表面淀 积薄膜。
常用方法： 1、外延生长 2、 热CVD（包括：常压CVD= APCVD、
低压CVD=HPCVD） 3、等离子CVD（=PECVD）
? 扩散原理
1. 杂质原子在高温（1000-1200度）下从硅晶片表面的高 浓度区向衬底内部的低浓度区逐渐扩散。
2. 扩散浓度与温度有关： （1000-1200度扩散快）
0.3.4 扩散
? 扩散步骤： 1、预扩散（淀积） 恒定表面源 扩散（扩散过程中，硅片的 表面杂质
浓度不变 ），温度低，时间短，扩散浅：控 制扩散杂质的数量。 2、主扩散 有限表面源 扩散（扩散过程中，硅片的 表面杂质 源不补充 ），温度高，时间长，扩散深：控 制扩散杂质的表面浓度和扩散深度、或暴露 表面的氧化。
CVD原理示意图
0.3.5.2 金属化、多层互连
? 金属化、多层互连：将大量相互隔离、 互不连接的半导体器件（如晶体管）连 接起来，构成一个完整的集成块电路
多层互连工艺流程
? 互连：介质淀积、平坦化、刻孔、再金属化 ? 最后：钝化层
接近，在高温氧化、掺杂、扩散等公益 中，晶片不会因热胀冷缩而产生弯曲
氧化
? 氧化方法：溅射法、真空蒸发法、CVD、 热氧化
法等
? 例：
? 干氧化法：Si+O2= SiO2 （均匀性好） ? 湿氧化法：Si+O2= SiO2 （生长速度快）
Si+2H2O= SiO2+H2
0.3.2 开窗
0.3.3 掺杂（扩散）