半导体制造工艺流程-大全

衬底制备 一次氧化 隐埋层光刻 隐埋层扩散
外延淀积
基区光刻
再氧化
隔离扩散
隔离光刻
基区扩散 再分布及氧化 发射区光刻 背面掺金
热氧化 发射区扩散
铝合金
反刻铝
铝淀积
接触孔光刻 再分布及氧化
淀积钝化层 压焊块光刻
中测
横向晶体管刨面图
B
C E
P+
P N
P
P+
P
PNP
纵向晶体管刨面图
CBE P
N
NPN
N+ C
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
8。光Ⅴ---多晶硅光刻，形成多晶硅栅及 多晶硅电阻
多晶硅
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例 9。光ⅤI---P+区光刻，P+区注入。形成PMOS
管的源、漏区及P+保护环。
B+
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
第一次光刻—N+埋层扩散孔
1。减小集电极串联电阻 2。减小寄生PNP管的影响
要求： 1。 杂质固浓度大
SiO2
2。高温时在Si中的扩散系数小，
以减小上推
N+-BL
3。 与衬底晶格匹配好，以减小应力
P-SUB
涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗 —去膜--清洗—N+扩散(P)
B+
P-
N-Si
光刻胶
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例 6。光III---N管场区光刻，刻出N管场区注入孔；
N管场区注入。
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
7。光Ⅳ---p管场区光刻，p管场区注入， 调节PMOS管的开启电压，生长多晶硅。
B+
P-
N-Si
第五次光刻—引线接触孔
P P+
N+-BL
P
N-epi P+ N-epi
N+
N+-BL
P-SUB
SiO2 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
第六次光刻—金属化内连线：反刻铝
AL
P
P
P+
N-epiP+N-epi
N+ P+SiO2
N+-BL
N+-BL
P-SUB
去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜 —蚀刻—清洗—去膜—清洗—蒸铝
CMOS工艺集成电路
ห้องสมุดไป่ตู้
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例 1。光刻I---阱区光刻，刻出阱区注入孔
SiO2
N-Si
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例 2。阱区注入及推进，形成阱区
HCl:H2O2:H2O
=1:1:5
溶液槽
除去表面颗粒
除去重金属粒 子
DI清洗
去离子水
溶液槽
除去清洗溶剂
光学显影 光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序，
把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层 或硅晶上。光学显影主要包含了感光胶涂布、 烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序。
关键技术参数:最小可分辨图形尺寸Lmin(nm) 聚焦深度DOF
圓晶是制作矽半導體IC所用之矽晶片，狀似圓 形，故稱晶圓。材料是「矽」， IC （Integrated Circuit）厂用的矽晶片即 為矽晶體，因為整片的矽晶片是單一完整的晶 體，故又稱為單晶體。但在整體固態晶體內， 眾多小晶體的方向不相，則為复晶體（或多晶 體）。生成單晶體或多晶體与晶體生長時的溫 度，速率与雜質都有關系。
三、IC构装制程
IC構裝製程（Packaging）：利用塑膠或陶 瓷包裝晶粒與配線以成積體電路
目的：是為了製造出所生產的電路的保護層， 避免電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。
半导体制造工艺分类
MOS型
双极型
PMOS型 NMOS型 CMOS型 饱和型
非饱和型
BiMOS TTL I2L ECL/CML
後段（Back End） 构装（Packaging）、 测试制程（Initial Test and Final Test）
一、晶圆处理制程
晶圆处理制程之主要工作为在矽晶圆上制作电路与 电子元件（如电晶体、电容体、逻辑闸等），为上 述各制程中所需技术最复杂且资金投入最多的过程 ， 以微处理器（Microprocessor）为例，其所需处理 步骤可达数百道，而其所需加工机台先进且昂贵， 动辄数千万一台，其所需制造环境为为一温度、湿 度与 含尘（Particle）均需控制的无尘室（CleanRoom），虽然详细的处理程序是随著产品种类与所 使用的技术有关；不过其基本处理步骤通常是晶圆 先经过适 当的清洗（Cleaning）之後，接著进行氧 化（Oxidation）及沈积，最後进行微影、蚀刻及离 子植入等反覆步骤，以完成晶圆上电路的加工与制 作。
P-SUB
集成电路中电阻2
发射区扩散电阻
SiO2
R
P+ N+
N-epi N+-BL
P-SUB
R P+
集成电路中电阻3
基区沟道电阻
SiO2 P+
R
N+
P N-epi
N+-BL
P-SUB
R P+
集成电路中电阻4
外延层电阻
SiO2
R
N+
R
P+
P
P+
N-epi
P-SUB
集成电路中电阻5
MOS中多晶硅电阻
第四次光刻—N+发射区扩散孔
集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。 Al—N-Si 欧姆接触：ND≥1019cm-3，
P P+
N+-BL
N+
P+ NP-epi
P+
N+-BL
P-SUB
SiO2
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
半导体制造工艺分类
一 双极型IC的基本制造工艺： A 在元器件间要做电隔离区（PN结隔离、全
介质隔离及PN结介质混合隔离） ECL（不掺金） （非饱和型） 、TTL/DTL
（饱和型） 、STTL （饱和型） B 在元器件间 自然隔离
I2L（饱和型）
半导体制造工艺分类
二 MOSIC的基本制造工艺： 根据栅工艺分类
A 铝栅工艺 B 硅 栅工艺 其他分类 1 、（根据沟道） PMOS、NMOS、CMOS 2 、（根据负载元件）E/R、E/E、E/D
半导体制造工艺分类
三 Bi-CMOS工艺： A 以CMOS工艺为基础 P阱 N阱
B 以双极型工艺为基础
双极型集成电路和MOS集成电路优缺点
双极型集成电路 中等速度、驱动能力强、模拟精度高、功耗比 较大 CMOS集成电路
10。光Ⅶ---N管场区光刻，N管场区注入， 形成NMOS的源、漏区及N+保护环。
As 光刻胶
P-
N-Si
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
11。长PSG（磷硅玻璃）。
N+ N+ P-
P+
N-Si
PSG P+
CMOS集成电路工艺 --以P阱硅栅CMOS为例
12。光刻Ⅷ---引线孔光刻。
B
E p+
N P
PNP
NPN晶体管刨面图
SiO2
B
N+ E
P P+
N-epi N+-BL
AL C
P+
P-SUB
1.衬底选择
P型Si ρ 10Ω.cm 111晶向,偏离2O~5O
晶圆（晶片） 晶圆（晶片）的生产由砂即（二氧化硅）开始， 经由电弧炉的提炼还原成 冶炼级的硅，再经由 盐酸氯化，产生三氯化硅，经蒸馏纯化后，透 过慢速分 解过程，制成棒状或粒状的「多晶 硅」。一般晶圆制造厂，将多晶硅融解 后，再 利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分 长，重76.6公斤的 8寸 硅晶棒，约需 2天半 时间长成。经研磨、抛光、切片后，即成半导 体之原料 晶圆片
曝光方式:紫外线、X射线、电子束、极紫外
蝕刻技術（ETCHING TECHNOLOGY）
蝕刻技術（Etching Technology）是將材料使用化學反 應物理撞擊作用而移除的技術。可以分為:
濕蝕刻（wet etching）:濕蝕刻所使用的是化學溶液， 在經過化學反應之後達到蝕刻的目的.
乾蝕刻（dry etching）:乾蝕刻則是利用一种電漿蝕 刻（plasma etching）。電漿蝕刻中蝕刻的作用， 可能是電漿中离子撞擊晶片表面所產生的物理作用， 或者是電漿中活性自由基（Radical）与晶片表面原 子間的化學反應，甚至也可能是以上兩者的复合作 用。
一般清洗技术
工艺
清洁源
剥离光刻胶 氧等离子体
容器
清洁效果
平板反应器 刻蚀胶
去聚合物
H2SO4:H2O=6:1
去自然氧化层 HF:H2O<1:50
旋转甩干
氮气
溶液槽 溶液槽 甩干机
除去有机物 产生无氧表面 无任何残留物
RCA1#(碱性) RCA2#(酸性)
NH4OH:H2O2:H2O= 溶液槽
1:1:1.5
P-