集成电路的材料制造工艺电学特征外观测试显微镜
集成电路比仅由分立元件构成的电路,集成度更高,完成的
电路功能更复杂,其制造工艺则是平面外延晶体管工艺的延伸,
由外延、光刻、扩散、蒸发和组装等一系列工艺所组成。它的制
造工艺所以变得如此复杂,其根本原因在于扩散和光刻工序增加
了,各元件之问既要隔离叉要互连。
集成电路的材料,可供选择的有锗、硅和砷化镓。但从所要
求的温度范围、电学特性和现有的翩造工艺来看,能实际应用的
主要是硅。在制造之前,必须进行电路设计和结构设计。在电路
设计,例如数字电路的设计中,应先考虑速度、扇出、噪声容限、
功耗和成本,以决定电路方式。然后考虑器件参数的限制,选定
输入输出端数目和互连线少的电路。硅衬底的电阻率和外形因产
品种类而异,但应考虑适应性而对电路实行标准化。在以后的结
构设计中,要决定元件的排列和隔离岛的数目,并对布线的交叉、
、芯片面积为较小、寄生效应和容许偏差等给予充分注意。这样,
设计才算完成。
首先,制作硅单晶,把它切成
大片,用研磨、抛光或腐蚀的方法进行机械抛光及化学抛光;氧
化,用光致抗蚀剂进行光刻,进行选择扩散以制作埋层。其次,
除去表面氧化膜,进行外延生长,然后进行氧化、光刻和隔离扩
散,为了形成基区进行光刻和选择扩散,基区和电阻层可以同时
形成。再其次,为了形成发射区进行光刻和选择扩散,有时为了
缩短晶体管的开关时间,要从集电极一侧进行金扩散。较后蒸铝,
并用光刻除去不需要的那部分铝以形成互连布线,至此,大片的
处理工序就告结束。这时,在大片上就已同时形成几十乃至几百
个集成电路。下一步则进入组装和测试工序。首先进行大片的电
学特性测试,判定合格与否,再划线分割成小片,用显微镜对合
格小片作外观检查。然后把小片固定在外壳上,再进行键合,把
小片上集成电路芯片的各端点电极和外壳引线用细金线或细铝线
连接起来。较后密封到管壳内,进行电特性及环境试验,至此才
作出成品。