集成電路的材料制造工藝電學特征外觀測試顯微鏡
集成電路比僅由分立元件構成的電路,集成度更高,完成的
電路功能更復雜,其制造工藝則是平面外延晶體管工藝的延伸,
由外延、光刻、擴散、蒸發和組裝等一系列工藝所組成。它的制
造工藝所以變得如此復雜,其根本原因在于擴散和光刻工序增加
了,各元件之問既要隔離叉要互連。
集成電路的材料,可供選擇的有鍺、硅和砷化鎵。但從所要
求的溫度范圍、電學特性和現有的翩造工藝來看,能實際應用的
主要是硅。在制造之前,必須進行電路設計和結構設計。在電路
設計,例如數字電路的設計中,應先考慮速度、扇出、噪聲容限、
功耗和成本,以決定電路方式。然后考慮器件參數的限制,選定
輸入輸出端數目和互連線少的電路。硅襯底的電阻率和外形因產
品種類而異,但應考慮適應性而對電路實行標準化。在以后的結
構設計中,要決定元件的排列和隔離島的數目,并對布線的交叉、
、芯片面積為較小、寄生效應和容許偏差等給予充分注意。這樣,
設計才算完成。
首先,制作硅單晶,把它切成
大片,用研磨、拋光或腐蝕的方法進行機械拋光及化學拋光;氧
化,用光致抗蝕劑進行光刻,進行選擇擴散以制作埋層。其次,
除去表面氧化膜,進行外延生長,然后進行氧化、光刻和隔離擴
散,為了形成基區進行光刻和選擇擴散,基區和電阻層可以同時
形成。再其次,為了形成發射區進行光刻和選擇擴散,有時為了
縮短晶體管的開關時間,要從集電極一側進行金擴散。較后蒸鋁,
并用光刻除去不需要的那部分鋁以形成互連布線,至此,大片的
處理工序就告結束。這時,在大片上就已同時形成幾十乃至幾百
個集成電路。下一步則進入組裝和測試工序。首先進行大片的電
學特性測試,判定合格與否,再劃線分割成小片,用顯微鏡對合
格小片作外觀檢查。然后把小片固定在外殼上,再進行鍵合,把
小片上集成電路芯片的各端點電極和外殼引線用細金線或細鋁線
連接起來。較后密封到管殼內,進行電特性及環境試驗,至此才
作出成品。