数字集成电路设计之制造工艺-完整版
集成电路制造工艺PPT课件
40
净化厂房
精选
41
芯片制造净化区域走廊
精选
42
投 影 式 光 刻 机
Here in the Fab Two Photolithography area we see one of
our 200mm 0.35 micron I-Line Steppers. this stepper can
image and align both 6 & 8精i选nch wafers.
精选
最快速度：2.4GHz
24
集成电路的分类
–器件结构类型 –集成度 –电路的功能 –应用领域
精选
25
按器件结构类型分类
• 双极集成电路：主要由双极型晶体管构成
–NPN型双极集成电路
–PNP型双极集成电路
• 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由 MOS晶体管(单极型晶体管)构成
–NMOS
and SemiTool in 1995. Again these are the world's first 300mm wet
process cassettes (that can be spin rin精s选e dried).
44
12 英 寸 氧 化 扩 散 炉
As we look in this window we see the World's First true 300mm production
精选
18
❖ 集成电路单片集成度和最小特征尺寸的发展曲线
精选
19
精选
20
发展 阶段
主要特征 元件数/芯片
特征线宽(um)
栅氧化层厚度 (nm)
集成电路制造工艺流程
集成电路制造工艺流程集成电路是指将几个或者几十个电子器件（例如晶体管、电阻器、电容器等）以薄膜结构整合在一块小小的硅晶片上，并连接成电子功能电路。
其制造工艺流程是一个复杂而精密的过程，下面将对其进行详细介绍。
首先，整个工艺流程可以分为前端工艺和后端工艺两个主要阶段。
前端工艺是指IC芯片中最基本的晶体管、电阻器等器件的制作，而后端工艺则是将这些器件通过金属线材和电介质材料连接起来，形成电子功能电路。
在前端工艺阶段，首先需要准备好硅晶片。
硅晶片通过切割和抛光等工艺进行精细处理，形成平整的硅表面。
然后，通过光刻工艺将掩模上的图形投射到硅表面，形成各种不同的器件结构。
接下来，通过注入掺杂剂和热退火工艺来调节硅晶片的电特性，从而形成晶体管等元器件。
在后端工艺阶段，首先需要在硅晶片上进行电路层间绝缘处理，即通过沉积电介质材料形成绝缘层，以防止电气短路。
接下来，通过刻蚀和蚀刻等工艺将电介质材料开口，并注入金属线材，形成连接器件的导线结构。
随后，通过电镀工艺给金属线材镀上一层保护层，以保护导线不受外界环境的影响。
除了这些基本的工艺步骤外，集成电路制造还需要进行许多附加工艺，如薄膜制备、掩膜、清洗等。
其中，薄膜制备是指通过物理蒸发、溅射等工艺在硅表面形成一层非常薄的材料，用于改变器件的表面特性。
掩膜则是通过光刻工艺在硅表面形成一层光刻胶，以便进行后续的刻蚀工艺。
清洗则是在集成电路制造过程中，通过溶液等方法将硅表面的杂质去除，以保证器件的电特性。
在整个制造工艺的过程中，需要严格控制各个工艺步骤的条件和参数，以确保最终制得的集成电路具有良好的性能和稳定性。
诸如工艺参数、工艺流程等的微小变化都可能影响到整个工艺的成功与否。
综上所述，集成电路的制造工艺流程是一个复杂而精密的过程，涉及到多个工艺步骤和参数的控制。
通过前端工艺和后端工艺的协同作用，可以将晶体管、电阻器等元器件整合在一片硅晶片上，并形成电子功能电路。
这些制备出的集成电路，被广泛应用于计算机、通信、嵌入式等各个领域，推动了现代科技的发展。
集成电路制造工艺
集成电路制造工艺集成电路制造工艺是一项高度复杂和精细的技术过程，它涉及到多个步骤和环节。
下面将介绍一般的集成电路制造工艺流程。
首先是晶圆制备。
晶圆是集成电路的基础材料，通常由硅材料制成。
制备晶圆需要精确的工艺和设备，包括材料分析、芯片设计、晶圆选择和切割等步骤。
在制备过程中，要保证晶圆的纯度和质量，确保芯片的正常运行。
接下来是晶圆上的图案制作。
这一步主要是通过光刻技术将芯片设计上的图案转移到晶圆上。
光刻是一种利用紫外线照射光刻胶，然后通过化学处理来形成芯片图案的技术。
在这一步中，制造工程师需要控制光刻机的参数和条件，以确保图案的精确度和清晰度。
接着是雕刻。
雕刻是将光刻后形成的图案转移到晶圆上的过程。
这里使用的是化学气相沉积或离子束雕刻等技术。
制造工程师需要精确控制雕刻机的参数，使得雕刻过程能够准确地复制芯片设计上的图案。
接下来是金属沉积。
这一步是为芯片的导线和电极等部分进行金属沉积，以连接芯片上的不同元件。
金属沉积通常使用物理气相沉积或化学气相沉积技术。
制造工程师需要控制沉积的厚度和均匀性，以确保导线和电极的电性能和连接质量。
然后是化学机械抛光。
抛光是为了平整化晶圆表面，以便进行下一步的工艺步骤。
抛光是利用机械研磨和化学反应溶解的技术，在控制条件下去除晶圆表面的不平坦部分。
最后是芯片封装和测试。
在封装过程中，芯片被放置在封装材料中，并进行焊接和封装工艺。
然后芯片需要经过严格的测试，以确保其功能和品质。
测试包括功能测试、可靠性测试和环境适应性测试等。
总的来说，集成电路制造工艺是一个复杂而精细的过程，需要多个步骤和环节的精确控制。
通过不断的技术创新和工艺改进，集成电路制造工艺不断提高，为我们提供了更加先进和高效的电子产品。
集成电路制造工艺是现代电子工业的重要基础，它的高度复杂和精细使得集成电路成为了现代科技的核心。
随着科技的飞速发展，集成电路的制造工艺也在不断地进步和创新。
本文将具体介绍集成电路制造工艺的一些关键步骤和技术。
数字集成电路设计与制造工艺
数字集成电路设计与制造工艺数字集成电路（Digital Integrated Circuit, DIC）是由数以百万计的晶体管组成的集成电路。
它以数字信号作为输入和输出，并广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域。
数字集成电路的设计与制造工艺是保证其性能和可靠性的重要环节。
本文将就数字集成电路设计与制造工艺进行探讨。
一、数字集成电路设计1.1 逻辑电路设计逻辑电路设计是数字集成电路设计的基础。
通过逻辑门电路的组合和连接，实现指定的逻辑功能。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
在逻辑电路设计中，需要根据特定的功能要求，选择适当的逻辑门类型，并采用正确的连接方式，以满足设计要求。
1.2 数字电路设计数字电路设计是在逻辑电路设计的基础上进行的，它涉及到组合电路和时序电路的设计。
组合电路是指根据输入信号的不同组合，产生特定的输出信号。
时序电路是指根据时钟信号的不同变化，产生特定的输出信号。
在数字电路设计中，需要考虑电路的延迟、功耗、面积等因素，以获得最佳的设计结果。
1.3 仿真与验证在数字集成电路设计过程中，进行仿真和验证是必不可少的环节。
通过对设计电路进行仿真分析，可以评估电路的性能和可靠性。
验证阶段则是通过实际测试，验证设计电路的功能和性能是否与预期一致。
只有通过充分的仿真和验证，才能确保设计电路的正确性和可靠性。
二、数字集成电路制造工艺2.1 掩膜制造工艺数字集成电路的制造工艺是指通过光刻、蒸镀等工艺步骤，将设计好的电路图案转移到硅片上。
其中，掩膜制造是最关键的一步。
掩膜制造过程包括芯片层次设计、掩膜版制造和CD（Critical Dimension）测量等环节。
通过精确的掩膜制造工艺，可以确保电路的精度和一致性。
2.2 清洗与刻蚀工艺清洗与刻蚀工艺是数字集成电路制造过程中的重要步骤。
在芯片制造过程中，需要不断进行清洗和刻蚀，以去除不必要的物质和形成所需的结构。
清洗工艺主要用于去除污染物和残留物，而刻蚀工艺则用于形成电路的结构和通道。
集成电路制造工艺流程
P N+ N-P+
23
1.1.1 工艺流程（续5） 蒸镀金属 反刻金属
P P+ N+ N- P+
P-Sub
2021/1/7 韩良
P N+ N-P+
24
1.1.1 工艺流程（续6） 钝化 光刻钝化窗口后工序
P P+ N+ N- P+
P-Sub
2021/1/7 韩良
P N+ N-P+
25
1.1.2 光刻掩膜版汇总
N–-epi
钝化层
SiO2
P+
P-Sub 2021/1/7 韩良
N+埋层 27
EB C
N+ P
N+
N–-epi
P+
1.1.4 埋层的作用
1.减小串联电阻（集成电路中的各个电极均从 上表面引出，外延层电阻率较大且路径较长。 2.减小寄生pnp晶体管的影响（第二章介绍）
光P+刻胶
SiO2
EB C
N+ P
计公司。
2021/1/7
2
韩良
引言
2. 代客户加工（代工）方式
➢ 芯片设计单位和工艺制造单位的分离，即芯片设计单位可以不拥有生产线而存在和发 展，而芯片制造单位致力于工艺实现，即代客户加工（简称代工）方式。
➢ 代工方式已成为集成电路技术发展的一个重要特征。
2021/1/7
3
韩良
引言
3. PDK文件
2021/1/7
5
韩良
引言
5. 掩模与流片
➢ 代工单位根据设计单位提供的GDS-Ⅱ格式的版图 数据，首先制作掩模（Mask），将版图数据定义 的图形固化到铬板等材料的一套掩模上。
集成电路制造技术——原理与工艺(第二版)-第7章-PVD[43页]精选全文完整版
![集成电路制造技术——原理与工艺(第二版)-第7章-PVD[43页]精选全文完整版](https://img.taocdn.com/s3/m/038621550a4c2e3f5727a5e9856a561252d321ac.png)
靶材料原子（或分子）及其原子
团从靶表面飞溅出来的过程。
• 能量在10eV~10keV时，有中性粒
子逸出，不同材料的靶，溅射阈
值能量不同。
• 溅射率S，又称溅射产额 ：
溅射出的靶原子数
=
入射离子数
离子轰击物体表面时可能发生的物理过程
四、溅射
溅射率的影响因素
入射离子的种类、能量、入射角，以
化，其中的离子轰击靶阴极，逸出靶原
子等粒子气相转移到达衬底，在衬底表
面淀积成膜。有直流溅射、射频溅射、
磁控溅射等。
一、PVD概述
蒸镀Al电极
应用举例
反应磁控溅射TiN、TaN阻挡层
磁控溅射Cu种子层
双极型晶体管示意图
蒸镀Pt
Si
IC的Cu多层互联系统示意图
光刻剥离技术示意图
二、真空系统及真空的获得
一步淀积，岛状的核不断扩大，直至延展成片，
继续生长就形成薄膜了。
=
∙ ∙
薄膜淀积速率： =
2
举例: 铝在蒸发温度时，
单位蒸发面积的淀积
速率?(r=15cm)
=
≈3.049 (μm/s)
三、真空蒸镀
3.2 蒸镀设备
真空蒸镀机及其内部
由四部分组成：
衬底
衬底
衬底
三、真空蒸镀
3.4 蒸镀薄膜的质量及控制
1. 蒸镀为什么要求高真空度
• 蒸发分子（或原子）的质量输运应为直线，若真空度过低，输运过程被气体
分子多次散射，方向改变，动量降低，淀积的薄膜疏松、致密度低；
• 真空度低，气体中的氧和水汽，使蒸发的金属原子在气相就被氧化，淀积的
集成电路的基本制造工艺
涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗 —去膜--清洗—N+扩散(P)
外延层淀积
VPE（Vaporous phase epitaxy) 气相外延生长硅 SiCl4+H2→Si+HCl 外延层淀积时考虑的设计 主要参数是外延层电阻率 和外延层厚度 Tepi>Xjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox
第四次光刻—N+发射区扩散孔
集电极和N型电阻的接触孔；Al-Si 欧姆接触：ND≥10e19cm-3
SiO2
N+-BL
N+-BL
P
去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—扩散
第五次光刻—引线接触孔
SiO2
N+-BL
P-SUB
SiO2
N+-BL
P-SUB
N+-BL
第二次光刻—P+隔离扩散孔
N+-BL P+ P+ 在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离
P+
N-epi
N-epi
第三次光刻—P型基区扩散孔
决定NPN管的基区扩散位置范围
SiO2
N+-BL
P-SUB
N+-BL
去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—基区扩散(B)
横向PNP晶体管刨面图
PNP P+ P P
P+
N
P
PNP
P
N
p+
C
B
E
纵向PNP晶体管刨面图
数字集成电路设计之制造工艺
数字集成电路设计之制造工艺数字集成电路（Digital integrated circuit）是由大量数字逻辑门电路、存储器和其他数字组件组成的集成电路。
数字集成电路设计的制造工艺是指将设计好的电路转化为实际可用的物理芯片的一系列工艺流程。
首先，在数字集成电路设计的制造工艺中，需要进行芯片的版图设计。
版图设计是将电路设计所需的晶体管、电阻、电容等元件在芯片上的布局和连线进行规划的过程。
设计人员根据电路的功能和性能要求，将各个元件合理地布置在芯片上，并通过连线连接起来，形成一个完整的电路结构。
版图设计需要考虑的因素包括电路的功耗、抗干扰能力、面积占用等。
接下来，制造工艺中的重要一步是芯片的光刻工艺。
光刻工艺是利用光学原理，在特定的光刻胶上通过控制光的照射和衍射，将版图上的图形投影到硅片表面上，形成电路元件的图形。
光刻工艺要求高精度的投影仪、精密的光掩膜和光刻胶等工艺设备。
然后，进行芯片的沉积和蚀刻工艺。
沉积工艺是将金属、多晶硅等材料沉积到芯片表面，形成电路的导线、晶体管等元件结构。
蚀刻工艺是通过化学或物理手段将不需要的材料蚀刻掉，以便形成所需的电路结构。
沉积和蚀刻工艺需要使用各种特殊的化学溶液和高温等条件。
最后，进行芯片的封装和测试工艺。
封装工艺是将芯片切割成单个的芯片，并将其安装到封装盒中，以提供外部的引脚用于连接。
封装工艺需要根据芯片的尺寸和功能要求，选择合适的封装形式和材料。
测试工艺是对芯片进行功能和性能测试，以保证芯片的质量和可靠性。
综上所述，数字集成电路设计的制造工艺是一个复杂而精密的过程，需要设计人员、工艺工程师和设备制造商的共同努力。
通过合理的电路设计、精细的工艺流程和严格的测试，才能生产出满足市场需求的高性能、可靠的数字集成电路。
数字集成电路（Digital integrated circuit）是由大量数字逻辑门电路、存储器和其他数字组件组成的集成电路。
数字集成电路设计的制造工艺是指将设计好的电路转化为实际可用的物理芯片的一系列工艺流程。