光刻技術(shù)類似于照片的印相技術(shù)，所不同的是，相紙上有感光材料，而硅片上的感光材料——光刻膠是通過旋涂技術(shù)在工藝中后加工的。光刻掩模相當于照相底片，一定的波長的光線通過這個“底片”，在光刻膠上形成與掩模版（光罩）圖形相反的感光區(qū)，然后進行顯影、定影、堅膜等步驟，在光刻膠膜上有的區(qū)域被溶解掉，有的區(qū)域保留下來，形成了構(gòu)成電路版圖的圖形。

光刻是制造集成電路的關(guān)鍵工藝技木。通常，光刻次數(shù)越多，就意味著工藝越復(fù)雜。另一方面，光刻線條越細，意味著工藝線水平越高。在集成電路生產(chǎn)過程中光刻工藝是完成在整個硅片上進行開窗、制作元器件圖形的工作，如對各層薄膜的圖形及摻雜區(qū)域等進行開窗，光刻都起著決定性的作用。通?？捎霉饪碳庸さ奶卣骶€寬、光刻次數(shù)及所需掩模的個數(shù)來表示某類集成電路生產(chǎn)工藝的難易程度。

光刻是集成電路制造過程中最復(fù)雜和最關(guān)鍵的工藝之一。光刻工藝利用光敏的抗蝕涂層（光刻膠）發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合刻蝕的方法把掩模版圖形復(fù)制到圓硅片上，為后序的摻雜、薄膜等工藝做好準備。在芯片的制造過程中，會多次使用RH-IX2135SCZZ光刻工藝?，F(xiàn)在，為了制造集成電路要采用多達20～30次光刻和多至幾百道工藝、工序步驟，使得芯片生產(chǎn)周期長達一個月甚至更久。目前光刻已占到集成電路總的制造成本的1/3以上，并且還在繼續(xù)提高。特征尺寸越精細，集成電路水平越高，工藝技術(shù)的難度也越高。例如90nm或65nm集成電路，其特征線寬僅相當于人的頭發(fā)絲的千分之一，在相應(yīng)集成電路的制造的近30次光刻中，大約會有十幾次光刻需要在硅片上準確地以特征線寬的精度完成器件圖形的復(fù)制和套刻，光刻設(shè)備不僅要有極高的精度，同時還要以幾乎是100%的成品率實現(xiàn)快速、有效的規(guī)模生產(chǎn)。一臺90nm的步進投影光刻機價值1000萬～2000萬美元，同時還要求具有相應(yīng)特定技術(shù)水平的顯影、刻蝕、表面處理的設(shè)備和在線檢測儀器，對廠房的溫、濕度，空氣中的塵埃顆粒度和密度，水的純度等都有十分嚴格的規(guī)定和明確的標準。

擴散與離子注入

半導(dǎo)體是一種導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種材料，它對雜質(zhì)非常敏感，1015個原子／cm3濃度的雜質(zhì)就可以明顯地改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型和電阻率，這意味著在幾百萬個硅原子中摻人一個奈質(zhì)原子，硅的導(dǎo)電能力就會有明顯的變化。體硅CMOS集成電路技術(shù)在很大程度上可以被看作是摻雜半導(dǎo)體技術(shù)。擴散與離子注入是硅半導(dǎo)體技術(shù)中最重要的摻雜技術(shù)。

MOS場效應(yīng)晶體管是集成電路中最基本的元件。在一個N阱CMOS的制作過程里，除了構(gòu)成P型硅的雜質(zhì)是在晶圓片的制作時所加入的之外，所有其他的P型或N型半導(dǎo)體區(qū)域，如用來建立PMOS的N阱，PMOS與NMOS的源極與漏極和位于場氧化層(Fieldoxide，簡稱為Fox)下方的“隔離帶”等，都需要采用摻雜工藝來加工。在現(xiàn)在的超大規(guī)模集成電路工藝中，最主要的摻雜技術(shù)，有傳統(tǒng)式的“擴散法”和較先進的“離子注入法”等。前者是利用雜質(zhì)在高溫下（約800℃以上）從高濃度區(qū)往低濃度區(qū)的擴散，來進行硅摻雜的，而后者則是將雜質(zhì)以高能離子的形式，直接注入硅中的方式來進行的。雖然兩者的摻雜方式并不完全相同，但目的則是一致的——對半導(dǎo)體進行雜質(zhì)的摻入，以形成各種N型或P型的半導(dǎo)體區(qū)域。

擴散是一種十分重要的摻雜技術(shù)，它是在800～1250℃（甚至更寬）的高溫下，在專用的擴散爐中完成的。它的特點是摻雜濃度、摻雜深度分布范圍廣，特別是摻雜深度可以實現(xiàn)0.1～lOOμm．甚至更深，批量生產(chǎn)能力大，設(shè)備成本相對較低。但是要實現(xiàn)o1μm以下的淺結(jié)擴散十分困難，現(xiàn)在較多使用在0.35μm以上的集成電路、半導(dǎo)體分立器件特別是半導(dǎo)體功率器件的生產(chǎn)中。在先進集成電路，特別是納米尺度集成電路的生產(chǎn)中，主要使用離子注入技術(shù)。

離子注入是另一種摻雜技術(shù)，離子注入摻雜也分為兩個步驟：離子注入和退火再分布。離子注入是通過高能離子束轟擊硅片表面，在摻雜窗口處，雜質(zhì)離子被注入硅本體，在其他部位，雜質(zhì)離子被硅表面的保護層屏蔽，完成選擇摻雜的過程。進入硅中的雜質(zhì)離子在一定的位置形成特定的分布。摻雜深度由注入雜質(zhì)離子的能量和質(zhì)量決定，摻雜濃度由注入雜質(zhì)離子的數(shù)目（取決于注入劑量和時間）決定。同時，由于高能粒子的撞擊，導(dǎo)致硅結(jié)構(gòu)的晶格發(fā)生損傷。為恢復(fù)品格損傷，在離子注入后要進行退火處理。根據(jù)注入的雜質(zhì)數(shù)量不同，退火溫度在450—9500C之間，摻雜濃度大則退火溫度高，反之則低。在退火的同時，摻入的雜質(zhì)同時向硅體內(nèi)進行再分布，如果需要，還可進行后續(xù)的高溫處理以獲得所需的結(jié)深和分布。

離子注入技術(shù)主要有以下幾方面的特點。

(1)注入的離子是通過質(zhì)量分析器選取出來的，選取的離子純度高，能量單一，從而保證了摻雜純度不受雜質(zhì)源純度的影響。

(2)注入劑量在1011～10l-離子/cm2的較寬范圍內(nèi)，同一平面內(nèi)的雜質(zhì)均勻度可保證在±1%的精度，比擴散好得多，離子注入技術(shù)的這一優(yōu)點在超大規(guī)模集成電路制造中尤其重要。

(3)離子注入時，襯底一般是保持在室溫或低于400℃。因此，像二氧化硅、氮化硅、鋁和光刻膠等都可以用來作為選擇摻雜的掩蔽膜。

(4)離子注入深度是隨離子能量的增加而增加。因此，可以通過控制注入離子的能量和劑量，以及采用多次注入相同或不同雜質(zhì)，得到各種形式的雜質(zhì)分布。

(5)離子注入時的襯底溫度較低，這樣就可以避免高溫擴散所引起的熱缺陷。另外，由于注入的直進性，注入雜質(zhì)是按掩模的圖形近于垂直入射，這樣的摻雜方法，橫向效應(yīng)比熱擴散小得多。

(6)化合物半導(dǎo)體是兩種或多種元素按一定組分構(gòu)成的，它們不宜高溫娃理，組分可能發(fā)生變化。采用離子注入技術(shù)，基本不存在上述同題，因此容易實現(xiàn)化合物半導(dǎo)體的摻雜。

在集成電路芯片生產(chǎn)制造過程中，還包括氧化、蒸發(fā)、濺射、化學(xué)汽相淀積、刻蝕、化學(xué)機械拋光等一系列基本工藝技術(shù)，它們都與光刻、擴散、離子注入相類似，具有高精度高難度的技術(shù)特點，相關(guān)的設(shè)備儀器，廠房設(shè)施，配套材料都有很高的要求。