【教学课件】第一章集成电路的基本工艺.ppt

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1、第一章 集成电路的基本制造工艺,一类为在元器件间要做电隔离区,一类为元器件间自然隔离区,1.1 双极集成电路的基本制造工艺,1.1.1 典型的双极集成电路工艺,如PN结隔离，全介质隔离及PN结介质混合隔离等,如I2L,典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程,典型数字集成电路中NPN晶体管剖面图,1.1.2 双极型集成电路中元件的形成过程和元件结构,1.衬底选择,P型Si 10.cm 111晶向,偏离2O5O,一支85公分长，重76.6公斤的 8寸 硅晶棒，约需 2天半时间长成。经切片、研磨、抛光后，即成半导体之原料 晶圆片,一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。,2

2、.第一次光刻N+埋层扩散孔,减小集电极串联电阻减小寄生PNP管的影响,SiO2,要求：1。杂质固浓度大2。高温时在Si中的扩散系数小，以减小上推3。与衬底晶格匹配好，以减小应力,涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜-清洗N+扩散(P),3.外延层淀积,TepiXjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox,VPE（Vaporous phase epitaxy)气相外延生长硅,SiCl4+H2Si+HCl,氧化,4.第二次光刻P+隔离扩散孔光刻,涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜-清洗P+扩散(B),隔离扩散的目的是在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离,有PN结隔离、介

3、质隔离、PN结介质混合隔离等,SiO2,5.第三次光刻P型基区扩散孔光刻,决定NPN管的基区扩散位置范围,SiO2,去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗基区扩散(B),6.第四次光刻N+发射区扩散孔,集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。AlNSi 欧姆接触：ND1019cm-3，,去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗扩散,7.第五次光刻引线接触孔光刻,去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗,8.第六次光刻金属化内连线光刻：反刻铝,去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗蒸

4、铝,集成电路中双极型晶体管的工艺复合图,横向晶体管剖面图,纵向晶体管剖面图,1.2 MOS集成电路的基本制造工艺,1.2.1 N沟硅栅E/D MOS集成电路工艺,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,1.光刻1-阱区光刻，刻出阱区注入孔,N-Si,N-Si,SiO2,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,2.阱区注入及推进，形成阱区,N-Si,P-,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,3.去除SiO2，长薄氧，长Si3N4,N-Si,P-,Si3N4,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,4.光刻2-有源区光刻,

5、N-Si,P-,Si3N4,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,5.光刻3-N管场区光刻，N管场区注入，以提高场开启，减少闩锁效应及改善阱的接触。,光刻胶,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,6.长场氧，漂去SiO2及Si3N4；然后长栅氧。,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,7.光刻4-p管场区光刻，p管场区注入，调节PMOS管的开启电压，生长多晶硅。,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,8.光刻5-多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻,多晶硅,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,

6、9.光刻6-P+区光刻，P+区注入。形成PMOS管的源、漏区及P+保护环。,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,10.光刻7-N管场区光刻，N管场区注入，形成NMOS的源、漏区及N+保护环。,12.光刻8：光刻接触孔,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,11.LPCVD：生长PSG(BPSG),13.光刻9：光刻铝引线 a、淀积铝 b、光刻铝,1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例,The CMOS Inverter Structure,Polysilicon,In,Out,GND,PMOS,2l,Metal 1,NMOS,Contacts,N Well,双阱硅栅CMOS工艺,1.3 Bi-CMOS 工艺,