第一章集成电路制造工艺.ppt

1 第一章集成电路制造工艺 集成电路 IC IntegratedCircuit 制造工艺是集成电路实现的途径 也是集成电路设计的基础 2 集成电路制造工艺分类 1 双极型工艺 bipolar 2 MOS工艺3 BiMOS工艺 3 1 1双极型集成电路工艺 P1 5 4 思考题 1 与分立器件工艺有什么不同 2 需要几块光刻掩膜版 mask 3 每块掩膜版的作用是什么 4 器件之间是如何隔离的 5 器件的电极是如何引出的 5 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 衬底准备 P型 光刻n 埋层区 氧化 n 埋层扩散 清洁表面 6 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 续1 生长n 外延 隔离氧化 光刻p 隔离区 p 隔离扩散 p 隔离推进 氧化 7 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 续2 光刻硼扩散区 硼扩散 氧化 8 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 续3 光刻磷扩散区 磷扩散 氧化 9 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 续4 光刻引线孔 清洁表面 10 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 续5 蒸镀金属 反刻金属 11 1 1 1典型PN结隔离工艺流程 续6 钝化 光刻钝化窗口 后工序 12 1 1 2典型PN结隔离工艺光刻掩膜版汇总 埋层区 隔离墙 硼扩区 磷扩区 引线孔 金属连线 钝化窗口 13 1 1 3外延层电极的引出 欧姆接触电极 金属与参杂浓度较低的外延层相接触易形成整流接触 金半接触势垒二极管 因此 外延层电极引出处应增加浓扩散 14 1 1 4埋层的作用 1 减小串联电阻 集成电路中的各个电极均从上表面引出 外延层电阻率较大且路径较长 2 减小寄生pnp晶体管的影响 第二章介绍 15 1 1 5隔离的实现 1 P 隔离扩散要扩穿外延层 与p型衬底连通 因此 将n型外延层分割成若干个 岛 2 P 隔离接电路最低电位 使 岛 与 岛 之间形成两个背靠背的反偏二极管 16 1 1 6其它双极型集成电路工艺简介 对通隔离 减小隔离所占面积泡发射区 减小发射区面积磷穿透扩散 减小串联电阻离子注入 精确控制参杂浓度和结深介质隔离 减小漏电流 17 1 1 7习题 P14 1 1工艺流程及光刻掩膜版的作用1 3 1 识版图1 5集成度与工艺水平的关系1 6工作电压与材料的关系 18 1 2MOS集成电路工艺 P5 11 19 思考题 1 需要几块光刻掩膜版 各自的作用是什么 2 什么是局部氧化 LOCOS LocalOxidationofSilicon 3 什么是硅栅自对准 SelfAligned 4 N阱的作用是什么 5 NMOS和PMOS的源漏如何形成的 6 衬底电极如何向外引接 20 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 参考P阱硅栅CMOS工艺流程 1 衬底准备 P型单晶片 21 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 2 氧化 光刻N 阱 nwell 22 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 3 N 阱注入 N 阱推进 退火 清洁表面 23 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 4 长薄氧 长氮化硅 光刻场区 active反版 24 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 5 场区氧化 LOCOS 清洁表面 之前可做N管场区注入和P管场区注入 提高场开启 改善衬底和阱的接触 减少闩锁效应 25 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 6 栅氧化 淀积多晶硅 多晶硅N 掺杂 反刻多晶 polysilicon poly 之前可作开启电压调整注入 26 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 7 P active注入 Pplus 硅栅自对准 27 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 8 N active注入 Nplus Pplus的反版 硅栅自对准 28 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 9 淀积BPSG 光刻接触孔 contact 回流 29 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 10 蒸镀金属1 反刻金属1 metal1 30 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 11 绝缘介质淀积 平整化 光刻通孔 via 31 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 12 蒸镀金属2 反刻金属2 metal2 32 1 2 1N阱硅栅CMOS工艺主要流程 续 13 钝化层淀积 平整化 光刻钝化窗孔 pad 33 1 2 2N阱硅栅CMOS工艺光刻掩膜版汇总简图 N阱 有源区 多晶 Pplus Nplus 引线孔 金属1 通孔 金属2 钝化 34 1 2 3局部氧化的作用 2 减缓表面台阶 3 减小表面漏电流 1 提高场区阈值电压 35 1 2 4硅栅自对准的作用 在硅栅形成后 利用硅栅的遮蔽作用来形成MOS管的沟道区 使MOS管的沟道尺寸更精确 寄生电容更小 36 1 2 5MOS管衬底电极的引出 NMOS管和PMOS管的衬底电极都从上表面引出 由于P Sub和N阱的参杂浓度都较低 为了避免整流接触 电极引出处必须有浓参杂区 37 1 2 6其它MOS工艺简介 双层多晶 易做多晶电容 多晶电阻 叠栅MOS器件 适合CMOS数 模混合电路 EEPROM等 多层金属 便于布线 连线短 连线占面积小 适合大规模 高速CMOS电路 P阱CMOS工艺 双阱CMOS工艺E DNMOS工艺 38 1 2 7习题 1 阐述N阱硅栅CMOS集成电路制造工艺的主要流程 说明流程中需要哪些光刻掩膜版及其作用 2 NMOS管源漏区的形成需要哪些光刻掩膜版 39 1 3BICMOS工艺简介 双极型工艺与CMOS工艺相结合 综合了双极器件高跨导 强负载驱动能力和CMOS器件高集成度 低功耗的优点 适合模拟和数