药剂学课程教学大纲

IC产业链的分工设计制造封装目前微电子产业已逐渐演变为设计，制造和封装三个相对独立的产业。IC制作制造技术•1、晶片制备•2、掩模板制备•3、晶片加工InitialoxSisubstrateInitialoxSisubstratePRDiffmodulePHOTOmoduleETCHmoduleInioxSisubPRThinfilmmoduleInioxSisubDiff,PHOTO,ETCH,T/FICcrosssectionWATWaferSortingChipCutting初始晶片(primarywafer)BondingPackagingFinalTestIC制造过程IC內部结构导电电路绝缘层硅底材元件结构內连导线架构FieldOxideFieldOxideSource/DrainRegionsGateOxideNPN双极型晶体管（三极管）第一块ICMOS结构0.1晶片制备•1、材料提纯（硅棒提纯）•2、晶体生长（晶棒制备）•3、切割（切成晶片）•4、研磨（机械磨片、化学机械抛光CMP）•5、晶片评估（检查）0.1.1材料提纯（硅棒提纯）•提纯原理：盐水结冰后，冰中盐的含量较低==〉在液态硅(熔区)中,杂质浓度大些•提纯方法：区域精炼法•液态物质降温到凝固点以下，有些原子/分子会趋于固体结构的排列，形成较小的核心（晶粒），控制晶粒取向，可得到单晶结构的半导体。•例如：8’晶片的晶棒重达200kg，需要3天时间来生长0.1.2晶棒生长——直拉法0.1.3切割（切成晶片）•锯切头尾→检查定向性和电阻率等→切割晶片•晶片厚约50μm0.2掩模板制备•特殊的石英玻璃上，涂敷一层能吸收紫外线的鉻层（氧化鉻或氧化铁），再用光刻法制造•光刻主要步骤1.涂胶2.曝光3.显影4.显影蚀刻光刻工艺掩模板应用举例：光刻开窗0.3晶片加工•主要步骤：1.氧化2.开窗3.掺杂4.金属膜形成5.掺杂沉积6.钝化0.3.1氧化•氧化膜（SiO2、SiNH）的作用：1.保护：如，钝化层（密度高、非常硬）2.掺杂阻挡：阻挡扩散，实现选择性掺杂3.绝缘：如，隔离氧化层4.介质：电容介质、MOS的绝缘栅5.晶片不变形：与Si晶片的热膨胀系数很接近，在高温氧化、掺杂、扩散等公益中，晶片不会因热胀冷缩而产生弯曲氧化•氧化方法：溅射法、真空蒸发法、CVD、热氧化法等•例：•干氧化法：Si+O2=SiO2（均匀性好）•湿氧化法：Si+O2=SiO2（生长速度快）Si+2H2O=SiO2+H20.3.2开窗0.3.3掺杂（扩散）•扩散原理1.杂质原子在高温（1000-1200度）下从硅晶片表面的高浓度区向衬底内部的低浓度区逐渐扩散。2.扩散浓度与温度有关：（1000-1200度扩散快）0.3.4扩散•扩散步骤：1、预扩散（淀积）恒定表面源扩散（扩散过程中，硅片的表面杂质浓度不变），温度低，时间短，扩散浅：控制扩散杂质的数量。2、主扩散有限表面源扩散（扩散过程中，硅片的表面杂质源不补充），温度高，时间长，扩散深：控制扩散杂质的表面浓度和扩散深度、或暴露表面的氧化。扩散•扩散分类及设备：按照杂质在室温下的形态分为：液态源扩散、气态源扩散、固态源扩散0.3.5薄膜淀积、金属化•薄膜：一般指，厚度小于1um•薄膜淀积技术：形成绝缘薄膜、半导体薄膜、金属薄膜等•金属化、多层互连：将大量相互隔离、互不连接的半导体器件（如晶体管）连接起来，构成一个完整的集成块电路0.3.5.1薄膜淀积•薄膜：小于1um，要求：厚度均匀、高纯度、可控组分、台阶覆盖好、附着性好、电学性能好•薄膜淀积方法：•1、物理气相淀积（PVD）•2、化学气相淀积（CVD：APCVD、LPCVD、PECVD）薄膜淀积——物理气相淀积（PVD）PVD：利用某种物理过程，例如蒸发或溅射现象，实现物质转移，即原子或分子从原料表面逸出，形成粒子射入到硅片表面，凝结形成固态薄膜。1、真空蒸发PVD2、溅射PVD真空蒸发PVD溅射PVD溅射镀铝膜薄膜淀积——化学气相淀积（CVD）CVD：利用含有薄膜元素的反应剂在衬底表面发生化学反应，从而在衬底表面淀积薄膜。常用方法：1、外延生长2、热CVD（包括：常压CVD=APCVD、低压CVD=HPCVD）3、等离子CVD（=PECVD）CVD原理示意图0.3.5.2金属化、多层互连•金属化、多层互连：将大量相互隔离、互不连接的半导体器件（如晶体管）连接起来，构成一个完整的集成块电路多层互连工艺流程•互连：介质淀积、平坦化、刻孔、再金属化•最后：钝化层