硅材料集成电路中的应用及其相关工艺-精品文档

硅片抛光
经切片加工后的硅 片在经过机械或者 化学处理后，使硅 片表面呈现镜面， 发亮的状态。
新的切片中要掺入一些物质而使之成为 真正的半导体材料，而后在其上刻划代 表着各种逻辑功能的晶体管电路。掺入 的物质原子进入硅原子之间的空隙，彼 此之间发生原子力的作用，从而使得硅 原料具有半导体的特性。今天的半导体 制造多选择CMOS工艺(互补型金属氧化 物半导体)。多数情况下，切片被掺入 化学物质而形成P型衬底 。
硅材料在集成电路中的 应用及相关工艺
·什么是硅材料
·硅材料与集成电路
·集成电路相关工艺
硅材料
硅是重要的半导体材 料，化学元素符号Si， 电子工业上使用的硅 应具有高纯度和优良 的电学和机械等性能。 它是产量最大、应用 最广的半导体材料， 它的产量和用量标志 着一个国家的电子工 业水平。
二氧化硅
氧化
在掺入化学物质的工作完成之后，标 准的切片就完成了。然后将每一个切 片放入高温炉中加热，通过控制加温 时间而使得切片表面生成一层二氧化 硅膜。通过密切监测温度，空气成分 和加温时间，该二氧化硅层的厚度是 可以控制的。在intel的90纳米制造工 艺中，门氧化物的宽度小到了惊人的5 个原子厚度。
历史的选择 储量丰富，便宜， 取之不尽，用之不竭 二氧化硅性质非常稳定，绝缘性能极好，且很 容易通过热过程生长 禁带宽度大，工作温度范围宽 电学和机械性能优异
IC制造过程
圆片制造工艺流程
从砂子到硅片
ห้องสมุดไป่ตู้锭切片
硅锭是硅料定向凝固做成的产品。一般来 说，硅料包括原生多晶硅料和单晶硅回用 料，原生多晶硅一般称为正料，其纯度较 高，价格亦不菲；单晶硅回用料如单晶硅 棒头尾料、边皮料、埚底料、电池片经过 清洗处理后得到的原料等等。将硅料在单 晶炉中融化后再经过一系列工序可生长成 单晶硅棒子，对单晶硅棒子进行后续机加 工，得到单晶硅锭，再使用切片机器对硅 锭进行切片加工，则得到硅片。
随着全球科技竞争愈演愈烈，集成电路除向 更高集成度发展外，也正在向着大功率、线 性、高频电路和模拟电路方面发展。 近年来，我国的集成电路产业已受到政府和 国家领导人的高度重视。经过广大从业人员 的努力，我国集成电路技术水平有了长足进 步，但和国外相比仍有较大差距。国际上， 硅集成电路技术和产业发展迅速，新一轮硅 发展周期即将到来。先进的新技术和产业的 发展经验将成为我们很好的借鉴。
对比：Si和Ge
用Si的最大优点就是能够采用氧化、光 刻、扩散等平面工艺来制作出微小的、 性能优良的元器件，从而可以实现集成 电路，并进而做出大规模集成电路。
Ge片上不能获得很好的氧化膜，则不便 采用平面工艺，故难以做出集成电路 （最多只能实现小规模集成），更难以 做出大规模集成电路。
为什么采用硅材料？
在加热条件下，硅和氧气能够 发生反应生成二氧化硅。 二氧化硅属于光纤的主要制作 材料，属于光波导，不属于半 导体也不属于导体（通常所说 的电导体）。在晶体管和集成 电路中作杂质扩散的掩蔽膜和 保护层,制成二氧化硅膜作集成 电路器件。
集成电路与硅材料
集成电路采用一定的工艺， 把一个电路中所需的晶体 管、二极管、电阻、电容 和电感等元件及布线互连 一起，制作在一小块或几 小块半导体晶片或介质基 片上，然后封装在一个管 壳内，成为具有所需电路 功能的微型结构。 当今半导体工业大多数应 用的是基于硅的集成电路。
集成电路与硅材料
集成电路中所应用到的硅材料多为硅的单 晶体。它是具有基本完整的点阵结构的晶 体。不同的方向具有不同的性质，是一种 良好的半导材料。纯度要求达到99.9999 ％，甚至达到99.9999999％以上。用高纯 度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。对于集 成电路来讲，利用硅材料制作衬底（一般 为P型半导体），参与集成电路的工作 。
高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单 晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型 硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成 n型和p型半导体结合在一起，就可做成太 阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发 能源方面是一种很有前途的材料。另外广 泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种 集成电路（包括我们计算机内的芯片和 CPU)都是用硅做的原材料。
二氧化硅在集成电路制作过程中，可以阻止杂质 扩散，这就提供了选择扩散的可能，例如在硅片 上生成一层完整的二氧化硅后，再利用光刻的办 法，有选择地刻蚀掉某些部分的二氧化硅，然后 的高温下掺杂（例如掺硼）使没有二氧化硅保护 的区域有硼扩散进去，这里因此变成了P型区（通 常是基区）。 另外二氧化硅是良好的绝缘体，在集成电路制作 过程最后要将分散的二极管，三极管，电阻等元 件用铝条连接起来，有些地方需要连，也有些地 方不要连，不要连的地方，用二氧化硅盖起来， 而需要连的地方则用光刻的办法，有选择地刻蚀 掉。