单片集成电路是什么及相关工艺
时间：2022-10-25 17:45:38 点击：次
这篇文章主要介绍单片集成电路及工艺
单片集成电路定义：
单片集成电路是独立实现单元电路功能，不需外接元器件的集成电路。要实现单片集成，需要解决一些不易微小型化的电阻、电容元件和功率器件的集成，以及各元件在电路性能上互相隔离的问题。
单片集成电路工艺是利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术， 在一-小块硅单晶片上同时制造晶体管、二极管、电阻和电容等元件，并且采用- -定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离。然后在硅片表面蒸发铝层并用光刻技术刻蚀成互连图形，使元件按需要互连成完整电路，制成半导体单片集成电路。随着单片集成电路从小、中规模发展到大规模、超大规模集成电路，平面工艺技术也随之得到发展。例如，扩散掺杂改用离子注入掺杂工艺;紫外光常规光刻发展到一整套微细加工技术，如采用电子束曝光制版、等离子刻蚀、反应离子铣等;外延生长又采用超高真空分子束外延技术;采用化学汽相淀积工艺制造多晶硅、二氧化硅和表面钝化薄膜;互连细线除采用铝或金以外，还采用了化学汽相淀积重掺杂多晶硅薄膜和贵金属硅化物薄膜，以及多层互连结构等工艺。
关于单片集成电路一些关键性工艺：
一、研磨工艺：指采用对硅片进行研磨的方式，去除硅片表面残留的损伤层，并使硅片具有一定的几何精度的加工过程。当前在硅片制造中普遍采用双面研磨工艺，其主要过程是将待研磨的硅片置于行星片的定位孔中，行星片位于上下研磨盘之间，在中心齿轮驱动下围绕磨盘中心进行公转和自转，从而使得硅片随着磨盘做相对的行星运动。与此同时通入研磨浆料并对硅片加压，利用上下磨盘的压力和研磨酱料的摩擦作用，实现对硅片的双面研磨。
二、光刻技术：光刻是单片集成电路工艺中一项重要技术，在光刻过程中用到的主要材料为光刻胶(光致抗蚀剂)，有正胶、负胶之分。其中，正胶曝光前不溶而曝光后可溶，负胶曝光前可溶而曝光后不可溶。
光刻的步骤：
1.接触式光刻：可得到较高分辨率，但容易损伤掩模版和光刻胶膜
2.接近式光刻：大大减少了对掩模版的损伤，但分辨率降低。
3.投影式光刻：减少掩模版的磨损也有效提高光刻的分辨率。
三、外延生长：其目的是用同质材料形成具有不同掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。常用的外延技术主要包括气相、液相金属有机物气相和分子束外延等。
1.气相外延：利用硅的气态化合物或液态化合物的蒸汽在衬底表二进行化学反应生成单晶硅。金属有机物气相外延则是针对III族和V族材料，将所需要生长的III族、V族元素的原材料以气体混合物的形式进入反应器中加热的生长区，在那儿进行热分解和沉淀反应
2.液相外延：由液相直接在衬底表面生长外延层的方法
3.分子束外延：超高真空条件下，由一种或几种原子或分子束蒸发到衬底表而形成外延层的方法。
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