集成電路工藝

單片集成電路工藝

利用研磨、拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、蒸發等一整套平面工藝技術，在一小塊硅單晶片上同時製造晶體管、二極管、電阻和電容等元件，並且採用一定的隔離技術使各元件在電性能上互相隔離。然後在硅片表面蒸發鋁層並用光刻技術刻蝕成互連圖形，使元件按需要互連成完整電路，製成半導體單片集成電路。隨着單片集成電路從小、中規模發展到大規模、超大規模集成電路，平面工藝技術也隨之得到發展。例如，擴散摻雜改用離子注入摻雜工藝；紫外光常規光刻發展到一整套微細加工技術，如採用電子束曝光製版、等離子刻蝕、反應離子銑等；外延生長又採用超高真空分子束外延技術；採用化學汽相澱積工藝製造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜；互連細線除採用鋁或金以外，還採用了化學汽相澱積重摻雜多晶硅薄膜和貴金屬硅化物薄膜，以及多層互連結構等工藝。

薄膜集成電路工藝

整個電路的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及其間的互連線,全部用厚度在1微米以下的金屬、半導體、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質薄膜，並通過真空蒸發工藝、濺射工藝和電鍍等工藝重疊構成。用這種工藝製成的集成電路稱薄膜集成電路。

薄膜集成電路中的晶體管採用薄膜工藝製作, 它的材料結構有兩種形式：①薄膜場效應硫化鎘和硒化鎘晶體管，還可採用碲、銦、砷、氧化鎳等材料製作晶體管；②薄膜熱電子放大器。薄膜晶體管的可靠性差，無法與硅平面工藝製作的晶體管相比，因而完全由薄膜構成的電路尚無普遍的實用價值。

實際應用的薄膜集成電路均採用混合工藝，也就是用薄膜技術在玻璃、微晶玻璃、鍍釉或拋光氧化鋁陶瓷基片上製備無源元件和電路元件間的互連線，再將集成電路、晶體管、二極管等有源器件的芯片和不便用薄膜工藝製作的功率電阻、大電容值的電容器、電感等元件用熱壓焊接、超聲焊接、梁式引線或凸點倒裝焊接等方式組裝成一塊完整電路。

用絲網印刷工藝將電阻、介質和導體塗料澱積在氧化鋁、氧化鈹陶瓷或碳化硅襯底上。澱積過程是使用一細目絲網，製作各種膜的圖案。這種圖案用照相方法制成，凡是不澱積塗料的地方，均用乳膠阻住網孔。氧化鋁基片經過清洗後印刷導電塗料，製成內連接線、電阻終端焊接區、芯片粘附區、電容器的底電極和導體膜。製件經乾燥後，在750～950℃間的温度焙燒成形，揮發掉膠合劑，燒結導體材料，隨後用印刷和燒成工藝製出電阻、電容、跨接、絕緣體和色封層。有源器件用低共熔焊、再流焊、低熔點凸點倒裝焊或梁式引線等工藝製作，然後裝在燒好的基片上，焊上引線便製成厚膜電路。厚膜電路的膜層厚度一般為 7～40微米。用厚膜工藝製備多層佈線的工藝比較方便，多層工藝相容性好，可以大大提高二次集成的組裝密度。此外，等離子噴塗、火焰噴塗、印貼工藝等都是新的厚膜工藝技術。與薄膜集成電路相仿，厚膜集成電路由於厚膜晶體管尚不能實用，實際上也是採用混合工藝。

單片集成電路和薄膜與厚膜集成電路這三種工藝方式各有特點，可以互相補充。通用電路和標準電路的數量大，可採用單片集成電路。需要量少的或是非標準電路，一般選用混合工藝方式，也就是採用標準化的單片集成電路，加上有源和無源元件的混合集成電路。厚膜、薄膜集成電路在某些應用中是互相交叉的。厚膜工藝所用工藝設備比較簡易，電路設計靈活，生產週期短，散熱良好，所以在高壓、大功率和無源元件公差要求不太苛刻的電路中使用較為廣泛。另外，由於厚膜電路在工藝製造上容易實現多層佈線，在超出單片集成電路能力所及的較複雜的應用方面，可將大規模集成電路芯片組裝成超大規模集成電路，也可將單功能或多功能單片集成電路芯片組裝成多功能的部件甚至小的整機。

單片集成電路除向更高集成度發展外，也正在向着大功率、線性、高頻電路和模擬電路方面發展。不過,在微波集成電路、較大功率集成電路方面，薄膜、厚膜混合集成電路還具有優越性。在具體的選用上，往往將各類單片集成電路和厚膜、薄膜集成工藝結合在一起，特別如精密電阻網絡和阻容網絡基片粘貼於由厚膜電阻和導帶組裝成的基片上，裝成一個複雜的完整的電路。必要時甚至可配接上個別超小型元件，組成部件或整機。