集成電路刻蝕

1. 集成電路工藝主要分為哪幾類

集成電路工藝主要分為半導體集成電路、膜集成電路和混合集成電路3類。

半導體集成電路是採用半導體工藝技術，在硅基片上製作包括電阻、電容、三極體、二極體等元器件的集成電路；膜集成電路是在玻璃或陶瓷片等絕緣物體上，以「膜」的形式製作電阻、電容等無源元件的集成電路。

無源元件的數值范圍可以做得很寬，精度可以做得很高。技術水平尚無法用「膜」的形式製作晶體二極體、三極體等有源器件，因而膜集成電路的應用范圍受到很大的限制。在實際應用中，多半是在無源膜電路上外加半導體集成電路或分立元件的二極體、三極體等有源器件，使之構成一個整體，這就是混合集成電路。

根據膜的厚薄不同，膜集成電路又分為厚膜集成電路（膜厚為1～10μm）和薄膜集成電路（膜厚為1μm以下）兩種。在家電維修和一般性電子製作過程中遇到的主要是半導體集成電路、厚膜電路及少量的混合集成電路。

(1)集成電路刻蝕擴展閱讀：

1、按用途分類

集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。

2、按應用領域分類

集成電路按應用領域可分為標准通用集成電路和專用集成電路。

3、按外形分類

集成電路按外形可分為圓形（金屬外殼晶體管封裝型，一般適合用於大功率）、扁平型（穩定性好，體積小）和雙列直插型。

2. 中國的光刻機與刻蝕機已經達到世界先進水平，為什麼有些人還說中國晶元業依舊前路艱辛

據媒體報道，2018年12月，中微半導體設備（上海）有限公司自主研製的5納米等離子體刻蝕機經台積電驗證，性能優良，將用於全球首條5納米製程生產線。5納米，相當於頭發絲直徑（約為0.1毫米）的二萬分之一，將成為集成電路晶元上的最小線寬。台積電計劃2019年進行5納米製程試產，預計2020年量產。

中國的刻蝕機的確是達到了世界先進水平，光刻機還早，而且就算是這兩樣都世界先進了，不代表中國晶元業的前路就不艱辛了。目前中國的刻蝕機的確領先，5納米等離子體刻蝕機已經通過台積電驗證；但是光刻機就差多了，之前新聞報道中提到的「中科院SP超分辨光刻機」其實最多隻能算是一個「原型機」，和ASML的光刻機不能相提並論，也不能用來製造晶元，還需要攻克一系列的技術難題退一步講，就算是中國的光刻機與刻蝕機都達到世界領先就解決問題了么？ASML的EUV光刻機我們已經下單等待交貨了，是不是到貨以後中國就可以生產7nm甚至是5nm的晶元了不要把問題想簡單了，以為晶元也只有光刻機和刻蝕機。晶元製造的技術、經驗、工藝以及人才是一個系統性的工程，台積電也不是一天建成的，有了光刻機也不代表我們就能造出最頂尖的晶元。

3. 為何集成電路的製造用光刻而不用電子刻

哪個告訴你，集成電路的製造不用電子刻。

現在製造晶元的流程中，刻蝕就有光回刻和電子束刻蝕好吧。而答且電子束波長極短，跟光刻相比解析度要好很多。只不過電子束刻蝕速度極慢，而且設備昂貴，沒辦法量產而已。又不是真的不用。

4. 微電子中如何刻蝕銅線

一般來說微電子方向中，有干法和濕法刻蝕兩種，刻蝕Cu線一般用濕法刻蝕。用版三氯化鐵溶液，即可權以將Cu置換成Cu2+離子。就可以刻蝕了。不過集成電路中一般刻蝕的是鋁線。只有PCB印製電路板中刻蝕Cu，形成Cu線。

5. 列舉幾種集成電路典型工藝,工藝上經常提到0.18,0.25指的是什麼

典型工藝：拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、氣相淀積等
0.18、0.25是指工藝上刻蝕的最小線條寬度

6. 集成電路是怎樣通過刻蝕在矽片上實現那麼多原件的功能的他們之間又是怎樣絕緣的

通過激光造影，這就是照相，不用絕緣，電容直接燒出來，二極體三極體這是直接燒出來，電阻在集成塊外焊接。

7. 等離子體刻蝕是什麼

等離子體刻蝕（也稱干法刻蝕）是集成電路製造中的關鍵工藝之一，其目的是完整地將掩膜圖形復制到矽片表面，其范圍涵蓋前端CMOS柵極（Gate）大小的控制，以及後端金屬鋁的刻蝕及Via和Trench的刻蝕。在今天沒有一個集成電路晶元能在缺乏等離子體刻蝕技術情況下完成。刻蝕設備的投資在整個晶元廠的設備投資中約佔10%~12%比重，它的工藝水平將直接影響到最終產品質量及生產技術的先進性。
最早報道等離子體刻蝕的技術文獻於1973年在日本發表，並很快引起了工業界的重視。至今還在集成電路製造中廣泛應用的平行電極刻蝕反應室（Reactive Ion Etch-RIE）是在1974年提出的設想。
圖1顯示了這種反應室的剖面示意圖和重要的實驗參數，它是由下列幾項組成：一個真空腔體和真空系統，一個氣體系統用於提供精確的氣體種類和流量，射頻電源及其調節匹配電路系統。
等離子刻蝕的原理可以概括為以下幾個步驟：
● 在低壓下，反應氣體在射頻功率的激發下，產生電離並形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔體中
的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量並形成大量的活性基團（Radicals）
● 活性反應基團和被刻蝕物質表面形成化學反應並形成揮發性的反應生成物
● 反應生成物脫離被刻蝕物質表面，並被真空系統抽出腔體。
在平行電極等離子體反應腔體中，被刻蝕物是被置於面積較小的電極上，在這種情況，一個直流偏壓會在等離子體和該電極間形成，並使帶正電的反應氣體離子加速撞擊被刻蝕物質表面，這種離子轟擊可大大加快表面的化學反應，及反應生成物的脫附，從而導致很高的刻蝕速率，正是由於離子轟擊的存在才使得各向異性刻蝕得以實現。
資料來自：www.uniplasma.com

8. 簡述近幾年來集成電路製造工藝有哪些新的技術與進展

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、二極體、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。然後在矽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。隨著單片集成電路從小、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；採用化學汽相淀積工藝製造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜；互連細線除採用鋁或金以外，還採用了化學汽相淀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、二極體、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制備無源元件和電路元件間的互連線，再將集成電路、晶體管、二極體等有源器件的晶元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。

厚膜集成電路工藝
用絲網印刷工藝將電阻、介質和導體塗料淀積在氧化鋁、氧化鈹陶瓷或碳化硅襯底上。淀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製成，凡是不淀積塗料的地方，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、晶元粘附區、電容器的底電極和導體膜。製件經乾燥後，在750～950℃間的溫度焙燒成形，揮發掉膠合劑，燒結導體材料，隨後用印刷和燒成工藝制出電阻、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。用厚膜工藝制備多層布線的工藝比較方便，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。通用電路和標准電路的數量大，可採用單片集成電路。需要量少的或是非標准電路，一般選用混合工藝方式，也就是採用標准化的單片集成電路，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，生產周期短，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布線，在超出單片集成電路能力所及的較復雜的應用方面，可將大規模集成電路晶元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晶元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，也正在向著大功率、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，特別如精密電阻網路和阻容網路基片粘貼於由厚膜電阻和導帶組裝成的基片上，裝成一個復雜的完整的電路。必要時甚至可配接上個別超小型元件，組成部件或整機。

9. 干法刻蝕與濕法刻蝕主要區別及工藝特點

基本工藝要求 理想的刻蝕工藝必須具有以下特點：①各向異性刻蝕，即只有垂直刻蝕，沒有橫向鑽蝕。這樣才能保證精確地在被刻蝕的薄膜上復制出與抗蝕劑上完全一致的幾何圖形；②良好的刻蝕選擇性，即對作為掩模的抗蝕劑和處於其下的另一層薄膜或材料的刻蝕速率都比被刻蝕薄膜的刻蝕速率小得多，以保證刻蝕過程中抗蝕劑掩蔽的有效性，不致發生因為過刻蝕而損壞薄膜下面的其他材料；③加工批量大，控制容易，成本低，對環境污染少，適用於工業生產。
濕法刻蝕 這是傳統的刻蝕方法。把矽片浸泡在一定的化學試劑或試劑溶液中，使沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜表面與試劑發生化學反應而被除去 例如,用一種含有氫氟酸的溶液刻蝕二氧化硅薄膜，用磷酸刻蝕鋁薄膜等。這種在液態環境中進行刻蝕的工藝稱為「濕法」工藝，其優點是操作簡便、對設備要求低、易於實現大批量生產，並且刻蝕的選擇性也好。但是，化學反應的各向異性較差，橫向鑽蝕使所得的刻蝕剖面呈圓弧形（見圖 ）。這不僅使圖形剖面發生變化，而且當稍有過刻蝕時剖面會產生如圖 中的虛線，致使薄膜上圖形的線寬比原抗蝕劑膜上形成的線寬小2 ,並且 隨過刻蝕時間迅速增大。這使精確控制圖形變得困難。濕法刻蝕的另一問題，是抗蝕劑在溶液中，特別在較高溫度的溶液中易受破壞而使掩蔽失效，因而對於那些只能在這種條件下刻蝕的薄膜必須採用更為復雜的掩蔽方案。
對於採用微米級和亞微米量級線寬的超大規模集成電路，刻蝕方法必須具有較高的各向異性特性，才能保證圖形的精度，但濕法刻蝕不能滿足這一要求。
干法刻蝕 70年代末研究出一系列所謂干法刻蝕工藝。干法刻蝕有離子銑刻蝕、等離子刻蝕和反應離子刻蝕三種主要方法。
① 離子銑刻蝕：低氣壓下惰性氣體輝光放電所產生的離子加速後入射到薄膜表面，裸露的薄膜被濺射而除去。由於刻蝕是純物理作用，各向異性程度很高，可以得到解析度優於 1微米的線條。這種方法已在磁泡存儲器、表面波器件和集成光學器件等製造中得到應用。但是，這種方法的刻蝕選擇性極差，須採用專門的刻蝕終點監測技術，而且刻蝕速率也較低。
② 等離子刻蝕：利用氣壓為10～1000帕的特定氣體（或混合氣體）的輝光放電，產生能與薄膜發生離子化學反應的分子或分子基團，生成的反應產物是揮發性的。它在低氣壓的真空室中被抽走，從而實現刻蝕。通過選擇和控制放電氣體的成分，可以得到較好的刻蝕選擇性和較高的刻蝕速率，但刻蝕精度不高，一般僅用於大於4～5微米線條的工藝中。
③ 反應離子刻蝕：這種刻蝕過程同時兼有物理和化學兩種作用。輝光放電在零點幾到幾十帕的低真空下進行。矽片處於陰極電位，放電時的電位大部分降落在陰極附近。大量帶電粒子受垂直於矽片表面的電場加速，垂直入射到矽片表面上,以較大的動量進行物理刻蝕,同時它們還與薄膜表面發生強烈的化學反應，產生化學刻蝕作用。選擇合適的氣體組分，不僅可以獲得理想的刻蝕選擇性和速度，還可以使活性基團的壽命短，這就有效地抑制了因這些基團在薄膜表面附近的擴散所能造成的側向反應，大大提高了刻蝕的各向異性特性。反應離子刻蝕是超大規模集成電路工藝中很有發展前景的一種刻蝕方法。
現代化的干法刻蝕設備包括復雜的機械、電氣和真空裝置，同時配有自動化的刻蝕終點檢測和控制裝置。因此這種工藝的設備投資是昂貴的。

10. 集成電路刻蝕溶液是什麼化學品

濕法刻蝕
這是傳統的刻蝕方法。把矽片浸泡在一定的化學試劑或試劑溶液中，使沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜表面與試劑發生化學反應而被除去。例如,用一種含有氫氟酸的溶液刻蝕二氧化硅薄膜，用磷酸刻蝕鋁薄膜等。這種在液態環境中進行刻蝕的工藝稱為「濕法」工藝，其優點是操作簡便、對設備要求低、易於實現大批量生產，並且刻蝕的選擇性也好。但是，化學反應的各向異性較差，橫向鑽蝕使所得的刻蝕剖面呈圓弧形（見圖）。這不僅使圖形剖面發生變化，而且當稍有過刻蝕時剖面會產生如圖中的虛線，致使薄膜上圖形的線寬比原抗蝕劑膜上形成的線寬小2墹x,並且墹x隨過刻蝕時間迅速增大。這使精確控制圖形變得困難。濕法刻蝕的另一問題，是抗蝕劑在溶液中，特別在較高溫度的溶液中易受破壞而使掩蔽失效，因而對於那些只能在這種條件下刻蝕的薄膜必須採用更為復雜的掩蔽方案。
對於採用微米級和亞微米量級線寬的超大規模集成電路，刻蝕方法必須具有較高的各向異性特性，才能保證圖形的精度，但濕法刻蝕不能滿足這一要求。

干法刻蝕
70年代末研究出一系列所謂干法刻蝕工藝。干法刻蝕有離子銑刻蝕、等離子刻蝕和反應離子刻蝕三種主要方法。
①離子銑刻蝕：低氣壓下惰性氣體輝光放電所產生的離子加速後入射到薄膜表面，裸露的薄膜被濺射而除去。由於刻蝕是純物理作用，各向異性程度很高，可以得到解析度優於 1微米的線條。這種方法已在磁泡存儲器、表面波器件和集成光學器件等製造中得到應用。但是，這種方法的刻蝕選擇性極差，須採用專門的刻蝕終點監測技術，而且刻蝕速率也較低。
②等離子刻蝕：利用氣壓為10～1000帕的特定氣體（或混合氣體）的輝光放電，產生能與薄膜發生離子化學反應的分子或分子基團，生成的反應產物是揮發性的。它在低氣壓的真空室中被抽走，從而實現刻蝕。通過選擇和控制放電氣體的成分，可以得到較好的刻蝕選擇性和較高的刻蝕速率，但刻蝕精度不高，一般僅用於大於4～5微米線條的工藝中。
③反應離子刻蝕：這種刻蝕過程同時兼有物理和化學兩種作用。輝光放電在零點幾到幾十帕的低真空下進行。矽片處於陰極電位，放電時的電位大部分降落在陰極附近。大量帶電粒子受垂直於矽片表面的電場加速，垂直入射到矽片表面上,以較大的動量進行物理刻蝕,同時它們還與薄膜表面發生強烈的化學反應，產生化學刻蝕作用。選擇合適的氣體組分，不僅可以獲得理想的刻蝕選擇性和速度，還可以使活性基團的壽命短，這就有效地抑制了因這些基團在薄膜表面附近的擴散所能造成的側向反應，大大提高了刻蝕的各向異性特性。反應離子刻蝕是超大規模集成電路工藝中很有發展前景的一種刻蝕方法。
現代化的干法刻蝕設備包括復雜的機械、電氣和真空裝置，同時配有自動化的刻蝕終點檢測和控制裝置。因此這種工藝的設備投資是昂貴的。