集成电路制造综述

摘要

在当今这信息化的社会中,集成电路已成为各行各业实现信息化、智能化的基础。无论是在军事还是民用上,它已起着不可替代的作用。本论文主要介绍集成电路的制造工艺。

集成电路制造工艺是把电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电容器等元件利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术制作在一小块硅单晶片、玻璃或陶瓷衬底上，并且采用一定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离。然后在硅片表面蒸发铝层并用光刻技术刻蚀成互连图形，使元件按需要互连成完整电路，制成半导体单片集成电路。

关键词集成电路；晶体管；光刻技术

ABSTRACT

In today's information society, integrated circuit has become all walks of life and informatization intelligent foundation. Whether in military or civil, it already plays an irreplaceable role. This paper mainly introduces the integrated circuit manufacturing process.

Integrated circuit manufacturing process is needed to the circuit of transistors, diodes, resistor and capacitor elements such as using grinding, polishing, oxidation, diffusion, photolithography, epitaxy growth and evaporation process technology make a plane on a small piece of glass or ceramic determined, substrate, and a certain gap technology so that all the components in electrical isolation on each other. And then in the wafer surface evaporation aluminum layer and photolithography technology etching into interconnection graphics to component interconnection, according to the need to form a complete circuit, semiconductor monolithic integrated circuit is made.

Key words integrated circuit; The transistor; Photolithography technology

引言

集成电路就是通过一系列特定的加工工艺，将晶体管等有源器件以及电阻电容等无源器件，按照一定的电路互连的关系，“集成”在一块半导体晶片上，封装在一个外壳内，执行特定的电路或系统功能。自1947年世界第一只晶体管的发明以及1958年世界第一块集成电路的诞生以来，集成电路技术迅猛发展，推动人类社会快速步入信息时代。随着电子行业对半导体器件性能不断提高的要求（小型化、微型化、集成化、以及高频特性、功率特性、放大特性的提高），集成电路制造工艺技术必需得到极速发展。

集成电路制造工艺原理的内容就是伴随着半导体器件制造工艺技术的发展而不断充实的。综观其发展历程，由四十年代末的合金工艺原理到五十年代初的合金扩散工艺原理，又由于硅平面工艺的出现而发展为硅平面工艺原理、继而发展为硅外延平面工艺原理。硅外延平面工艺是集成电路制造的基础工艺；在制造分离器件和集成电路时，为提高器件和集成电路的可靠性、稳定性，引入了若干有实效的保护器件表面的工艺，则加入了表面钝化工艺原理的内容；在制造集成电路时，为实现集成电路中各元器件间的电性隔离，引入了隔离墙的制造，则又加入了隔离工艺原理的内容。因此，集成电路工艺原理=硅外延平面工艺原理+表面钝化工艺原理+隔离工艺原理，而大规模至甚大规模集成电路的制造工艺，只不过是在掺杂技术、光刻技术（制版技术）、电极制造技术方面进行了技术改进而已。

集成电路制造工艺

集成电路的制造工艺十分复杂，简单地说，就是在衬底材料（如硅衬底）上，运用各种方法形成不同的“层”，并在选定的区域掺入杂质，以改变半导体材料导电性能，形成半导体器件的过程。这个过程需要通过许多步骤才能完成，从晶圆片到集成电路成品大约需要经过数百道工序。通过这复杂的一道道工序，就能够在一块微小的芯片上集成成千上万个甚至上亿个晶体管，这就是集成电路制造工艺。

集成电路的制造工艺是由多种单项工艺组合而成的，简单来说主要的单项工艺通常包括三类：薄膜制备工艺、图形转移工艺和掺杂工艺。

1.衬底半导体材料

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。半导体材料所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11

个“9”以上。

绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广，80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的，其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法，用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法，用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触，用此法生长高纯硅单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶，而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

为了消除多晶材料中各小晶体之间的晶粒间界对半导体材料特性参量的巨大影响，半导体器件的基体材料一般采用单晶体。单晶制备一般可分大体积单晶(即体单晶)制备和薄膜单晶的制备。体单晶的产量高，利用率高，比较经济。但很多的器件结构要求厚度为微米量级的薄层单晶。由于制备薄层单晶所需的温