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1、集成電路中的 有源與無源器件哈爾濱工程大學(xué)集成電路制造就是在硅片上執(zhí)行一系列復(fù)雜的化學(xué)或者物理操作。簡而言之，這些操作可以分為四大基本類：薄膜制作、光刻、刻蝕和摻雜。典型的集成電路硅片制造工藝可能要花費六到八周的時間，包括350或者更多步驟來完成所有的制造工藝。集成電路是在硅片制造廠中制造完成的。硅片制造廠可以分成6個主要的生產(chǎn)區(qū)：擴散（包括氧化、膜淀積和摻雜工藝）、光刻、刻蝕、薄膜、離子注人和拋光。雖然對硅片上的獨立管芯進行測試的測試/揀選區(qū)就在硅片廠的附近，但是測試區(qū)并不與硅片制造廠的其他部分在同一超凈環(huán)境當(dāng)中。裝配和封裝則在其他工廠進行，甚至在別
2、的國家完成。擴散擴散區(qū)一般認為是進行高溫工藝及薄膜淀積的區(qū)域，擴散區(qū)的主要沒備是高溫擴散爐和濕法清洗設(shè)備。高溫擴散爐可以在近1200℃的高溫下工作，并能完成多種工藝流程，包括氧化、擴散、淀積、退火以及合金。濕法清洗設(shè)備是擴散區(qū)中的輔助工具。硅片在放人高溫爐之前必須進行徹底地清洗，以除去硅片表面的沾污以及自然氧化層。光刻使用黃色熒光管照明使得光刻區(qū)與芯片廠中的其他各個區(qū)明顯不同。光刻的目的是將電路圖形轉(zhuǎn)移到覆蓋于硅片表面的光刻膠上。光刻膠是一種光敏的化學(xué)物質(zhì)，它通過深紫外線曝光來印制掩膜版的圖像。光刻膠只對特定波長的光線敏感，例如深紫外線和白光，而對黃光
3、不敏感。光刻區(qū)位于硅片廠的中心。因為硅片從硅片制造廠的所有其他區(qū)流入光刻區(qū)。由于在光刻過程中缺陷和顆?？赡苓M入光刻膠層，沾污的控制顯得格外重要。光刻掩膜版上的缺陷以及步進光刻機上的顆粒能夠復(fù)印到所有用這些設(shè)備處理的硅片上。硅片制造廠的分區(qū)概述刻蝕刻蝕工藝是在硅片上沒有光刻膠保護的地方留下永久的圖形?？涛g區(qū)最常見的工具是等離子體刻蝕機、等離子體去膠機和濕法清洗設(shè)備。目前，雖然仍采用一些濕法刻蝕工藝，但大多數(shù)步驟采用的是干法等離子體刻蝕。等離子體刻蝕機是一種采用射頻（RF）能量在真空腔中離化氣體分子的一種工具。等離子體是一種由電激勵氣體發(fā)光的物質(zhì)形態(tài)。等離
4、子體與硅片頂層的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?？涛g結(jié)束后利用另一種稱為去膠機的等離子體裝置，用離化的氧氣將硅片表面的光刻膠去掉。緊接著用一種化學(xué)溶劑徹底清洗硅片。離子注入離子注入機是亞微米工藝中最常見的摻雜工具。氣體帶著要摻的雜質(zhì)，例如砷(As)、磷(P)、硼（B）在注入機中離化。采用高電壓和磁場來控制并加速離子。高能雜質(zhì)離子穿透了涂膠硅片的表面。離子注入完成后，要進行去膠和徹底清洗硅片。硅片制造廠的分區(qū)概述薄膜生長薄膜區(qū)主要負責(zé)生產(chǎn)各個步驟當(dāng)中的介質(zhì)層與金屬層的淀積。薄膜生長中所采用的溫度低于擴散區(qū)中設(shè)備的工作溫度。薄膜生長區(qū)中有很多不同的設(shè)備。所有薄膜淀積設(shè)備
5、都在中低真空環(huán)境下工作，包括化學(xué)氣相淀積和金屬濺射工具（物理氣相淀積）。該區(qū)中用到的其他設(shè)備可能會有SOG(spin-on-glass)系統(tǒng)、快速退火裝置（RTP）系統(tǒng)和濕法清洗設(shè)備。SOG用來填充硅片上的低凹區(qū)域以實現(xiàn)硅片表面的平坦化（使平滑）。快速退火裝置用于修復(fù)離子注入引人的襯底損傷，也用于金屬的合金化步驟。拋光CMP（化學(xué)機械平坦化）工藝的目的是使硅片表面平坦化，這是通過將硅片表面突出的部分減薄到下凹部分的高度實現(xiàn)的。硅片表面凹凸不平給后續(xù)加工帶來了困難，而CMP使這種硅片表面的不平整度降到最小。拋光機是CMP區(qū)的主要設(shè)備，而這一步工藝也可以叫
6、拋光。CMP用化學(xué)腐蝕與機械研磨相結(jié)合，以除去硅片頂部希望的厚度。其他輔助CMP的設(shè)備包括刷片機（waferscrubber),清洗裝置和測量工具。硅片制造廠的分區(qū)概述集成電路電阻為形成集成電路電阻，可以淀積一層具有阻值的薄膜在硅襯底上，然后利用圖形曝光技術(shù)和刻蝕定出其圖樣。也可以在生長于硅襯底土的熱氧化層上開窗，然后注人（或是擴散）相反導(dǎo)電型雜質(zhì)到晶片內(nèi)。圖顯示利用后者方法形成的兩個電阻的頂視圖和截面圖，一個是曲折型，另一個是直條型。由掩模版定義出不同的幾何圖樣，可同時在一個集成電路中制造出許多不同阻值的電阻．因此將電阻值的大小分成兩部分是很方便的：
7、由離子注入（或是擴散）工藝決定薄層電阻(R□）；由圖樣尺寸決定L/W比例.一旦R□已知．電阻值可以由L/W的比例得知，或是由電阻圖樣中的方塊數(shù)目得知（每個方塊的面積為W2)。端點接觸面積會增加額外的電阻值至集成電路電阻中．無源元件無源元件集成電路電容在集成電路中有兩種電容：MOS電容和p-n結(jié)電容。電容的制造是利用一個高濃度區(qū)域（如發(fā)射極區(qū)域）作為一個電極板．上端的金屬電極作為另一個電極板．中間的氧化層當(dāng)作介電層。為了形成MOS電容，一層利用熱氧化的厚氧化層生長在硅襯底上。接著，利用圖形曝光技術(shù)在氧化層上定義出一個窗口，然后進行氧化層刻蝕．以周圍的厚氧
8、化層當(dāng)作掩蔽層，利用擴散或是離子注人在窗口區(qū)域內(nèi)形成P+區(qū)域。然后，一層熱氧化的薄氧化層生長在
