微電子工藝設(shè)計(jì)制程

1、.微電子工藝概論做layout，對(duì)工藝的了解至關(guān)重要，以下是本人在拜讀前輩門(mén)的心血后，自己總結(jié)的內(nèi)容，由于不知怎么的不能插圖片，所以略有遺憾，還請(qǐng)個(gè)位高手指教！我將分幾篇文章將其敘述完畢。1擴(kuò)散工藝A擴(kuò)散是摻雜的一種工藝B半導(dǎo)體中常用的雜質(zhì)有：受主雜質(zhì)（P型）：硼施主雜質(zhì)（N型）：磷，砷，銻C 擴(kuò)散三步曲（1）預(yù)淀積擴(kuò)散：在擴(kuò)散過(guò)程中，硅片表面雜質(zhì)濃始終不變，又稱(chēng)恒表面源擴(kuò)散。（2）推進(jìn)擴(kuò)散：除表面以外的任何地方的初始雜質(zhì)濃度均為0。（3）激活：激活雜質(zhì)原子，改變了硅的導(dǎo)電率。D 雜質(zhì)擴(kuò)散種類(lèi)替代擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散，現(xiàn)今流行的是替位擴(kuò)散2 離子注入工藝A 離子注入工藝是摻雜工藝中最重要的一項(xiàng)，各方

2、面都明顯優(yōu)于擴(kuò)散。B 離子在注入時(shí)有2種能量損失的類(lèi)型（1）電子碰撞（與核外電子作用）：離子質(zhì)量比電子質(zhì)量大很多，每次碰撞后離子能量損失小，產(chǎn)生小角度散射。（2）原子碰撞（同核碰撞）：由于兩者質(zhì)量相當(dāng)，能量損失大，產(chǎn)生大角度的散射。C 溝道效應(yīng)離子注入時(shí)，離子即未與電子也未與原子核發(fā)生碰撞而是穿過(guò)了晶格間隙使得該離子比那些發(fā)生碰撞的原子穿透得更深。他的控制方法主要有以下幾種：（1）傾斜硅片，偏離垂直方向7度已大于臨界角注入。（2）屏蔽氧化層（3）硅預(yù)非晶化，預(yù)先注入點(diǎn)不活潑粒子si+（4）用質(zhì)量較大的原子D 退火（1）分類(lèi)：高溫爐退火；快速熱退火（RTA）（2）退火作用：修復(fù)硅晶格結(jié)構(gòu)并激活雜

3、質(zhì)硅鍵。（3）退火時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，雜質(zhì)的激活就越充分。3 熱氧化工藝一始，先講一下SiO2的問(wèn)題，這有助于理解以后的內(nèi)容A SiO2薄膜結(jié)構(gòu)：其基本單元是一個(gè)由SiO原子組成的正四面體（圖插不進(jìn)，就略了）B SiO2的化學(xué)性質(zhì)：它不溶于水和酸，但溶于HFC SiO2的作用：（1）作為雜質(zhì)選擇擴(kuò)散的掩蔽膜（2）作為器件表面的保護(hù)和鈍化膜首先，可以避免硅表面被鑷子劃傷以及蒸發(fā)，燒結(jié)，封裝中可能帶來(lái)的雜質(zhì)玷污，起了保護(hù)硅的作用。其次，它可以使硅片表面，p-n結(jié)與外界氣氛隔離開(kāi)來(lái)，從而減弱了環(huán)境氣氛對(duì)硅片表面性質(zhì)的影響。（3）作為集成電路的隔離介質(zhì)和絕緣介質(zhì)（4）作為電容器，柵氧或儲(chǔ)存器單元結(jié)構(gòu)中

4、的介質(zhì)材料（5）作為MOS場(chǎng)效應(yīng)管的絕緣柵材料?，F(xiàn)在，再來(lái)講氧化物生長(zhǎng)D 熱氧化方法（1）干氧法：用氧作為氧化劑（2）濕氧法：用氧和水的混合劑作為氧化劑E 影響氧化物生長(zhǎng)的因素（速率影響）（1）摻雜效應(yīng)：重?fù)诫s的硅要比輕摻雜的氧化速度快（2）晶向：（111）面的硅原子密度比（100）面大，因此，在線(xiàn)性階段（111）硅單晶的氧化速率比（100）稍快，但電荷堆積要多（3）壓力：生長(zhǎng)速率將隨電壓增大而增大。最后，我們來(lái)看一下熱氧化工藝中最重要的一個(gè)問(wèn)題，局部腰花F 用淀積氮化物（Si3N4）作為氧化阻擋層，因此這不能被氧化，所以刻蝕后的區(qū)域可用來(lái)選擇性氧化（局部氧化）G 鳥(niǎo)嘴效應(yīng) 在局部氧化時(shí)，氧化

5、劑穿過(guò)SiO2層橫向擴(kuò)散，在Si3N4掩膜層的邊緣附近形成“鳥(niǎo)嘴”區(qū)域。（1）若Si3N4加厚，則“鳥(niǎo)嘴”就見(jiàn)效，缺陷就要增加。（2）若SiO2膜加厚，則可減小缺陷，但“鳥(niǎo)嘴”就增大。（3）較高的氧化溫度可以獲得較小的“鳥(niǎo)嘴”（4）采用（111）晶向的P溝工藝比采用（100）晶向的N溝工藝有更短的“鳥(niǎo)嘴”（5）為了減小氧化物掩膜和硅之間的應(yīng)力，在他們之間熱生長(zhǎng)一層薄氧化層，稱(chēng)之為墊氧。4 光刻工藝 A 光刻的基本步驟 （1）脫水烘 （2）打底膜 （3）涂膠 （4）前烘（軟烘） （5）顯影 （6）后烘（堅(jiān)膜） （7）腐蝕 （8）去膠 B 光刻膠類(lèi)型 （1）正膠：不溶于顯影藥水，曝光后溶于顯影藥水

6、。 （2）負(fù)膠：溶于顯影藥水，曝光后不溶于顯影藥水。 C 曝光方式（光學(xué)曝光） 光源均采用紫外線(xiàn) （1）接觸式曝光 （2）接近式曝光 （3）投影式曝光5 刻蝕工藝通常在光刻工藝中結(jié)合使用此項(xiàng)工藝，當(dāng)光刻膠溶解于藥水后將SiO2露在外面然后進(jìn)行刻蝕，而光刻膠便起到了保護(hù)的作用。一工藝分類(lèi)1 干法刻蝕1）將硅片暴露在氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體，等離子體與硅片發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，從而去掉暴露在表面的材料。2）優(yōu)點(diǎn)：橫向腐蝕小，無(wú)化學(xué)廢液，分辨率高，濕線(xiàn)條。缺點(diǎn)：成本高，設(shè)備復(fù)雜2 濕法刻蝕1）用液體化學(xué)試劑以化學(xué)方式去除硅片表面的材料。2）用時(shí)短，成本低，操作簡(jiǎn)單3 以上2種方法經(jīng)常結(jié)合使用6 化學(xué)氣相淀積工藝淀積工藝其實(shí)就薄膜淀積的過(guò)程，常用的材料有SiO2和Si3N4，金屬和金屬化合物薄膜。一薄膜生長(zhǎng)的3個(gè)過(guò)程1 晶體形成2 聚集成束，也稱(chēng)島生長(zhǎng)3 形成連續(xù)的膜二 CVD化學(xué)過(guò)程化學(xué)氣相淀積是通過(guò)氣體混合的化學(xué)反應(yīng)在硅片淀積一層固體膜的工藝，主要過(guò)程是：1高溫分解 2 光分解 3 還原反應(yīng) 4 氧化反應(yīng) 5 氧化還原反應(yīng)。三CVD分類(lèi)1 APCVD 常壓CVD2 LPCVD 低壓CVD3 PECVD 等離子體增強(qiáng)CVD4 HDCVD 高密度等離子CVD四不同物質(zhì)薄膜作用1 SiO2：在VLSI多層金屬中，可以做ILD，淺槽隔離的填充無(wú)和側(cè)墻等2 Si3N4：被用作硅片