集成電路工藝主要包括如下幾點內容:圖形轉換,摻雜,制膜。
- 圖形轉換:將設計在掩膜版上的圖形轉移到半導體晶片上,工藝主要包括光刻與刻蝕。 摻雜:根據設計需要,將各種雜質摻雜在需要的位置上,形成晶體管、接觸等。
- 工藝主要包括離子注入、退火和擴散。
- 制膜:制作各種材料的薄膜,工藝主要包括氧化、CVD和PVD。

1.1 圖形轉換:光刻技術。
光刻三要素:光刻膠、掩膜版和光刻機。
光刻膠:又稱光致抗蝕劑,受到特定波長光線的作用后,導致其化學結構發生變化,使光刻膠在某種特定溶液中的溶解特性改變。
正膠:曝光后可溶,分辨率高,在超大規模集成電路工藝中,一般只采用正膠。
負膠:曝光后不可溶,分辨率差,適用于加工線寬≥3us的線條。
幾種常見的光刻方法:
- 接觸式光刻:分辨率較高,但是容易造成掩膜版和光刻膠膜損失。
- 接近式曝光:在硅片和掩膜版之間有一個很小的間隙(10-25um),可以大大減小膜版的損傷,分辨率較低。
- 投影式曝光:利用透鏡或反射鏡將掩膜版上的圖形投影到襯底上的曝光方法,目前用的最多曝光方式。

超細線條光刻技術
- 1:甚遠紫外線(EUV)
- 2:電子束光刻:
- 3:X射線
- 離子束光刻
1.2 圖形轉換:刻蝕技術。
濕法刻蝕:利用液態化學試劑或溶液通過化學反應進行刻蝕的方法。
- 1:應用:磨片、拋光、清洗和腐蝕。
- 2:優點:選擇性好、重復性好、生產率高、設備簡單、成本低:
- 3:缺點:鉆蝕嚴重,對圖形的控制性差。
干法刻蝕:利用低壓放電產生的等離子體中的離子或游離基(處于激發態的分子、原子及各種原子基團等)與材料發生化學反應或通過轟擊等物理作用而達到刻蝕的目的。
- 1:濺射與離子束刻蝕
- 2:等離子刻蝕
- 3:反應例子刻蝕
2. 摻雜:將需要的雜質摻入特定的半導體區域中,以達到改變半導體電學性質,形成PN結、電阻和歐姆接觸。磷或砷形成N型硅,硼形成P型硅。
2.1 擴散
- 主要是III和V族元素
- 一般要在很高的溫度(950-1280℃)進行
- 磷、硼、砷在二氧化碳層中擴散系數均遠小于在硅中的擴散系數,可以利用氧化層作為雜質擴散的掩蔽層。
2.2 離子注入:將具有很高能量的雜質離子射入半導體襯底中的摻雜技術,摻雜深度由注入雜質離子的能量和質量決定,摻雜濃度由注入雜質離子的數目(劑量)決定。
- 摻雜均勻性好;
- 溫度低:小于600℃
- 可精確控制雜質分布
- 可注入各種各樣元素
- 橫向擴展比擴散小的多。
- 可以對化合物半導體進行摻雜
2.3 退火,也叫熱處理,集成電路工藝中所有的在氮氣不活潑氣氛中進行的熱處理過程,稱為退火。退火方式有爐退火,快速退火。
- 激活雜質,使不在晶格位置上的離子運動到晶格位置,以便具有電活性,產生自由載流子,起到雜質作用。
- 消除損傷。
3.1 制模:氧化工藝
制備SiO2層:十分理想的電絕緣材料,化學性質非常穩定。常作為MOS器件的絕緣柵介質,擴散時的掩蔽層,隔離介質材料,電容器絕緣介質材料,鈍化材料等。
SiO2制備方法:熱氧化法,化學氣相淀積法、熱分解淀積法、濺射法
3.2 制模:化學汽相淀積(CVD),通過氣態物質的化學反應在襯底上淀積一層薄膜材料的過程。
方法:常壓化學汽相淀積;低壓化學汽相淀積;等離子增強化學汽相淀積。
舉例1:單晶硅的化學汽相淀積(外延):一般,將在襯底上生產單晶材料的工藝叫做外延,生長有外延層的晶體片叫做外延片。
舉例2:二氧化硅的化學汽相淀積:可以作為金屬化時的介質層,還可以作為離子注入或擴散的掩蔽膜。
3.3 制模:物理汽相淀積(PVD)
蒸發:真空系統中,金屬原子獲得足夠能量后,便可以脫離表面的束縛成為蒸汽原子,淀積在晶片上。
濺射:真空系統中充入惰性氣體,在高壓電場作用下,氣體放電形成的離子被強電場加速,轟擊靶材料,使靶原子逸出并被濺射到晶片上。

