微电子加工工艺总结资料

1、分立器件和集成电路的区别

分立元件：每个芯片只含有一个器件；集成电路：每个芯片含有多个元件。

2、平面工艺的特点

平面工艺是由Hoerni于1960年提出的。在这项技术中，整个半导体表面先形成一层氧化层，再借助平板印刷技术，通过刻蚀去除部分氧化层，从而形成一个窗口。

P-N结形成的方法：

①合金结方法

A、接触加热：将一个p型小球放在一个n型半导体上，加热到小球熔融。

B、冷却：p型小球以合金的形式掺入半导体底片，冷却后，小球下面形成一个再分布结晶区，这样就得到了一个

pn结。

合金结的缺点：不能准确控制pn结的位置。

②生长结方法

半导体单晶是由掺有某种杂质（例如P型）的半导体熔液中生长出来的。

生长结的缺点：不适宜大批量生产。

扩散结的形成方式

与合金结相似点：

表面表露在高浓度相反类型的杂质源之中

与合金结区别点：

不发生相变，杂质靠固态扩散进入半导体晶体内部

扩散结的优点

扩散结结深能够精确控制。

平面工艺制作二极管的基本流程：

衬底制备——氧化——一次光刻（刻扩散窗口）——硼预沉积——硼再沉积——二次光刻（刻引线孔）——蒸铝——三次光刻（反刻铝电极）——P-N结特性测试

3、微电子工艺的特点

高技术含量设备先进、技术先进。

高精度光刻图形的最小线条尺寸在亚微米量级，制备的介质薄膜厚度也在纳米量级，而精度更在上述尺度之上。

超纯指工艺材料方面，如衬底材料Si、Ge单晶纯度达11个9。

超净环境、操作者、工艺三个方面的超净，如 VLSI在100级超净室10级超净台中制作。

大批量、低成本图形转移技术使之得以实现。

高温多数关键工艺是在高温下实现，如：热氧化、扩散、退火。

4、芯片制造的四个阶段

固态器件的制造分为4个大的阶段（粗线条）：

①材料制备

②晶体生长/晶圆准备

③晶圆制造、芯片生成

④封装

晶圆制备：

（1）获取多晶

（2）晶体生长----制备出单晶，包含可以掺杂（元素掺杂和母金掺杂）

（3）硅片制备----制备出空白硅片

硅片制备工艺流程（从晶棒到空白硅片）：

晶体准备（直径滚磨、晶体定向、导电类型检查和电阻率检查）→

切片→研磨→化学机械抛光（CMP）→背处理→双面抛光→边缘倒角→抛光→检验→氧化或外延工艺→打包封装

芯片制造的基础工艺

增层——光刻——掺杂——热处理

5、high-k技术

High—K技术是在集成电路上使用高介电常数材料的技术，主要用于降低金属化物半导体（MOS）晶体管栅极泄漏电流的问题。集成电路技术的发展是伴随着电路的元器件（如MOS晶体管）结构尺寸持续缩小实现的。随着MOS晶体管结构尺寸的缩小，为了保持棚极对MOS晶体管沟道电流的调控能力，需要在尺寸缩小的同时维持栅极电容的容量，这通常需要通过减小棚极和沟道之间的绝缘介质层厚度来实现，但由此引起的棚极和沟道之间的漏电流问题越来越突出。

High—K技术便是解决这一问题的优选技术方案。因为，MOS器件栅极电容类似于一个平板电容，由于MOS器件面积、绝缘介质层厚度和介电常数共同决定，因此MOS器件栅极电容在器件面积减小的前提下，采用了High—K材料后，可以在不减小介质层厚度（因此栅极泄漏电流而不增加）的前提下，实现维护栅极电容容量不减小的目标。

High—K材料技术已被英特尔和IBM应用到其新开发的45mm量产技术中。目前业界常用的High—K材料主要是包括HfO2在内的Hf基介质材料。

6、拉单晶的过程

装料——融化——种晶——引晶——放肩——等径——收尾——完成

7、外延技术的特点和应用

外延特点：

生成的晶体结构良好

掺入的杂质浓度易控制

可形成接近突变pn结的特点

外延分类：

按工艺分类

A 气相外延（VPE）利用硅的气态化合物或者液态化合物的蒸汽，在加热的硅衬底表面和氢发生反应或自身发生分解还原

出硅。

B 液相外延（LPE）衬底在液相中，液相中析出的物质并以单晶形式淀积在衬底表面的过程。此法广泛应用于III-V族化

合半导体的生长。原因是化合物在高温下易分解，液相外延可以在较低的温度下完成。

C 固相外延（SPE）

D 分子束外延（MBE）在超高真空条件下，利用薄膜组分元素受热蒸发所形成的原子或分子束，以很高的速度直接射到

衬底表面，并在其上形成外延层的技术。特点：生长时衬底温度低，外延膜的组分、掺杂浓度以及分布可以实现原子

级的精确控制。

按导电类型分类

n型外延：n/n, n/p外延 p型外延：p/n, p/p外延

按材料异同分类

同质外延：外延层和衬底为同种材料，例如硅上外延硅。

异质外延：外延层和衬底为不同种材料，例如SOI((绝缘体上硅)是一种特殊的硅片，其结构的主要特点是在有源层和衬底层之间插入绝缘层———埋氧层来隔断有源层和衬底之间的电气连接 )

按电阻率高低分类

正外延：低阻衬底上外延高阻层n/n+

反外延：高阻衬底上外延低阻层

硅的气相外延的原理：在气相外延生长过程中，有两步：

质量输运过程－－反应剂输运到衬底表面

表面反应过程－－在衬底表面发生化学反应释放出硅原子

掺杂

有意掺杂：按器件对外延导电性和电阻率的要求，在外延的同时掺入适量的杂质，这称为有意掺杂。

自掺杂：衬底中的杂质因挥发等而进入气流，然后重新返回外延层。

杂质外扩散:重掺杂衬底中的杂质通过热扩散进入外延层。

外延的应用

1、双极型电路：n/n+外延,在n型外延层上制作高频功率晶体管。