《集成电路基本工艺》课件.pptxVIP

《集成电路基本工艺》课程简介本课程旨在全面介绍集成电路的基本工艺流程,包括晶圆制造、光刻、薄膜沉积、离子注入等关键工艺,以及洁净室管理、良品率提升等内容。通过系统学习,学生将掌握集成电路制造的核心技术,为未来从事相关工作奠定坚实基础。ppbypptppt

集成电路的定义和特点1集成度高集成电路由多个电子元器件集成在一个芯片上2功能复杂可实现各种复杂功能,如计算、存储、通信等3体积小仅需要几毫米见方就可以实现多功能4成本低大规模集成可大幅降低单位元器件成本5可靠性高集成度高,可靠性更好更稳定集成电路是一种微型电子元器件,将许多电子元器件如电阻、电容、管子等集成在单一半导体晶片上,具有体积小、功能强大、成本低等特点,已广泛应用于计算机、通信等各领域。

集成电路的发展历程1958年-集成电路诞生杰克·基尔比在美国贝尔实验室发明了第一个集成电路,标志着这一革命性电子技术的诞生。20世纪60-70年代-快速发展集成电路技术得到迅速发展,不同复杂度的芯片相继问世,应用范围不断扩大。20世纪80年代-微处理器时代英特尔公司推出微处理器8086,标志着集成电路进入微处理器时代。个人电脑得到广泛应用。20世纪90年代-系统级集成集成电路不断向系统级集成发展,可集成上亿个晶体管,应用遍及各个领域。

集成电路的制造流程1设计阶段集成电路设计工程师根据产品需求,设计出电路原理图和布局图。2晶圆加工利用半导体制造技术在硅晶圆上制造出各种电子元器件和互连结构。3测试与封装对制造好的芯片进行各种测试,并将其封装在合适的载体上。

晶圆制造工艺1切片从高纯度硅单晶锭切割出薄片2抛光对硅片进行机械抛光以获得光滑表面3清洗采用化学清洗去除表面杂质和颗粒4氧化在高温氧化炉中生长出绝缘氧化层晶圆制造是集成电路制造的基础,主要包括切片、抛光、清洗和氧化等步骤。从高纯度硅单晶锭切割出薄片,经过抛光获得光滑表面,再经过化学清洗去除杂质,最后在高温环境下生长出绝缘的氧化层。这些工艺为后续的关键电子器件制造奠定了基础。

光刻工艺1光刻机利用高精度光刻机在晶圆表面曝光光刻胶2光刻胶涂布在晶圆表面均匀涂布光刻胶3光掩膜版利用精密光掩膜版传输设计图像信息4显影和刻蚀通过化学显影和干式/湿式刻蚀转移图像光刻工艺是集成电路制造的关键环节,主要包括光刻机曝光、光刻胶涂布、光掩膜版传输图像、显影和刻蚀等步骤。利用高度精密的光刻设备,将电路设计图像精准地转移到半导体晶圆表面,为后续制造电子器件奠定基础。这一环节对制造精度和良率至关重要。

薄膜沉积工艺1蒸发沉积在真空中将原材料加热蒸发并沉积到晶圆表面2溅射沉积利用离子轰击将原材料溅射到晶圆表面3化学气相沉积在高温下将气态原料分解沉积在晶圆上薄膜沉积工艺是制造集成电路关键的薄膜层的主要方法。它通过各种物理和化学过程将金属、绝缘材料等沉积在晶圆表面,形成电路所需的各种薄膜结构,如导线、电极、绝缘层等。这些薄膜的精密制造对集成电路的性能和可靠性至关重要。

离子注入工艺高能离子加速利用离子注入机将不同离子加速到高能,以注入到晶圆表面。掩膜图像转移通过精细光刻在晶圆表面形成特定的掩膜图像,控制注入区域。浓度分布调控调整注入能量和剂量,精确控制离子在晶圆内的浓度分布。热处理激活采用高温热处理,激活并修复晶格,使离子掺杂成为可控的半导体掺杂。

腐蚀工艺1选择性蚀刻利用光刻工艺形成掩膜图案,有选择地去除晶圆表面的特定薄膜材料。2干式腐蚀使用反应性离子刻蚀技术,通过离子轰击和化学反应去除目标薄膜。3湿式腐蚀采用液态化学试剂浸泡腐蚀的方式,可精细控制腐蚀程度和选择性。4后处理包括清洗、检查等步骤,确保腐蚀后的晶圆表面达到所需工艺要求。

金属化工艺金属沉积采用物理气相沉积或化学气相沉积在晶圆上沉积金属薄膜,如铝、铜等导线材料。图案转移利用光刻和腐蚀工艺,在金属薄膜上精确转移导线图案。多层金属通过多轮金属沉积和图案转移,在晶圆上构建多层互连金属结构。热处理修复对形成的金属线进行高温退火,修复内部缺陷,提高导电性和可靠性。

封装工艺1引线框架制作利用金属冲压和电镀技术制造出引线框架,为芯片提供连接端子。2芯片安装与连接将制造好的芯片牢固地安装在引线框架上,并使用金线或铜柱连接引线。3环氧树脂封装采用自动化注塑机将芯片和引线框架浸没在环氧树脂中进行封装。4包装测试对封装好的芯片进行各种测试,确保性能指标满足要求后进行包装。

测试与可靠性1电性能测试对芯片电气特性进行全面检测2可靠性分析评估芯片在各种环境条件下的性能稳定性3环境应力筛选通过高温、湿度等加速老化测试筛选优质芯片4失效机理分析采用先进分析手段确定芯片失效的根源集成电路的测试和可靠性验证是制造环节的重要环节。首先要对芯片的电气性能指标进行全面检测,确保其满足设计要求。然后通过可靠性分析,评估芯