PNP工艺流程(精品).ppt

PNP晶体管工艺流程作者：余文博、冯浪 卢思宇、刘正林n n双极工艺发展过程中，在早期的标准双极（或常规双极）工艺集成的基础上陆续推出了多晶发射极双极、互补双极、SiGe双极、SOI全介质隔离双极等工艺。衬底制备一次氧化隐埋层光刻外延淀积再氧化隔离光刻再氧化基区光刻基区扩散发射区光刻发射区扩散隐埋层扩散隔离扩散再分布氧化再分布氧化接触孔光刻铝淀积反刻铝铝合金压焊块光刻淀积钝化层中测衬底制备n n衬底选用P型硅；为了提高隔离结的击穿电压而又不使外延层在后续工艺中下推的距离太多，衬底电阻率选1020欧姆厘米；为了获得良好的PN结面，减少外延层的缺陷，选用（111）晶向，稍偏离2。5。n n对得到的晶圆进行清洗、烘干，为下一步加工创造条件。一次氧化n n将衬底片放入1100摄氏度氧化炉中通入氧气（干氧）氧化10分钟后；以湿氧化方法（以氧气通入沸腾的水中，让氧气携带水汽进入高温炉管中对硅片进行氧化）氧化90分钟；再换用干氧氧化30分钟，生成设定厚度的二氧化硅层，作为埋层扩散掩蔽层。隐埋层光刻、扩散n n隐埋层光刻n n隐埋层扩散：将衬底片置于炉内，以含砷物质（三氧化二砷）为掺杂源，在低温下淀积1小时；在高温1225摄氏度下，使埋层区内淀积的砷杂质推进扩散足够时间，使掺杂层结深达到设定深度，并达到设定掺杂层薄层电阻。该掺杂层作为埋层，以提高器件性能。n n注：隐埋层杂质的选择原则：1、杂质固溶度大，以使集电极串联电阻降低；2、高温时在硅中的扩散系数要小，以减小外延时隐埋层杂质上推到外延层的距离；3、与硅衬底的晶格匹配好，以减小应力。外延层淀积n n在炉管内，以硅烷为源在高温1170摄氏度下，在衬底片上外延一定时间，生长预定硅外延层厚度，使外延层薄层电阻率达到预定值。该层为制造集成电路元件的硅本体材料。一次氧化、外延淀积P P+衬底衬底P P-外延外延层层P P+衬底衬底P P-外延外延层层二氧化硅二氧化硅 P型衬底第一次氧化在P型硅片表面形成外延层和氧化出二氧化硅层再氧化（热氧化）n n在高温100摄氏度下，以湿氧化方法，在外延硅材料上氧化生长预定厚度的二氧化硅层，作为元件隔离区掺杂的掩蔽层。隔离区光刻、扩散n n隔离光刻：（隔离扩散的目的是在硅衬底上形成隔离光刻：（隔离扩散的目的是在硅衬底上形成许多孤立的外延层岛，已实现各元件间的电绝缘）许多孤立的外延层岛，已实现各元件间的电绝缘）n n隔离扩散：以含硼物质（三氧化二硼）为掺杂源，隔离扩散：以含硼物质（三氧化二硼）为掺杂源，在扩散炉内通入氮气，在光刻后的外延片上淀积在扩散炉内通入氮气，在光刻后的外延片上淀积一定时间；取出源物质，在高温一定时间；取出源物质，在高温11401140摄氏度下，摄氏度下，氮和氧气的环境中，扩散推进杂质氮和氧气的环境中，扩散推进杂质3030分钟，去除分钟，去除片上硼硅玻璃层；在高温片上硼硅玻璃层；在高温11501150摄氏度下，氧和氮摄氏度下，氧和氮气环境中，再推进扩散杂质气环境中，再推进扩散杂质150150分钟，使掺杂层分钟，使掺杂层结深达到设定深度，掺杂层薄层电阻达到设定值。结深达到设定深度，掺杂层薄层电阻达到设定值。再氧化n n在氧化炉内，在高温1100摄氏度下，以湿氧化方法使外延片上氧化生长设定厚度的二氧化硅层，作为晶体管基区掺杂的掩蔽层。基区光刻底膜处理（清洗、烘干、增粘处理）去胶刻蚀坚膜涂胶（滴胶、旋转铺开、甩胶、溶剂挥发）前烘显影曝光（开启曝光光源、对准、曝光质量检查、曝光后烘烤）基区光刻P P+衬底衬底P P-外延层外延层光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅涂胶涂胶n n注：光刻胶分为负性光刻胶和正性光刻胶。n n（负性光刻胶受紫外线照射的区域会交联硬化，变得难容于显影液溶剂中，显影时这部分光刻胶被保留，在光刻胶上 形成一种负相的掩膜板图形；对于正性光刻胶，其受紫外线照射的区域更易溶于显影液溶剂，在光刻胶上形成一种正相的掩膜板图形。）P P+衬底衬底P P-外延层外延层掩膜版掩膜版光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅曝光曝光 曝光时，使掩模板与涂上光刻胶的基片对准，用光源经过掩模板照射基片，曝光时，使掩模板与涂上光刻胶的基片对准，用光源经过掩模板照射基片，使接受光照的光刻胶的光学特性发生变化，达到曝光的目的。使接受光照的光刻胶的光学特性发生变化，达到曝光的目的。P P+衬底衬底P P-外延层外延层二氧化硅二氧化硅 光光 刻刻 胶胶显影显影P P+衬底衬底P P-外延层外延层 二氧化硅二氧化硅光光 刻刻 胶胶刻蚀刻蚀基区扩散n n在扩散炉内，以含硼物质为掺杂源，在高温950摄氏度下，氮气环境中，在光刻后的外延层片上淀积杂质预定时间20分钟，使预淀积薄层电阻达到设定值；在高温1150摄氏度下，推进扩散杂质预定时间40分钟，使掺杂层结深达到预定值，二氧化硅层厚度达到设定值450纳米，扩散层薄层电阻达到设定值。基区扩散清洗升温放片硼扩散氧化测试基区扩散P P+衬底衬底P P-外延层外延层二氧化硅二氧化硅硼硼P P+衬底衬底P P-外延层外延层二氧化硅二氧化硅N 在基区扩散完全后，再在表面形成一层二氧化硅层在基区扩散完全后，再在表面形成一层二氧化硅层再分布及氧化发射区光刻P P+衬底衬底P P-外延层外延层光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅N发射区光刻曝 光P P+衬底衬底P P-外延层外延层UVN掩膜版掩膜版光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅发射区光刻显 影P P+衬底衬底P P-外延层外延层N光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅发射区光刻刻 蚀P P+衬底衬底P P-外延层外延层N光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅去 胶P P+衬底衬底P P-外延层外延层N二氧化硅二氧化硅发射区光刻发射区扩散n n以含磷物质（三氯氧磷）为源，在高温1050摄氏度下，在扩散炉内通入氮气和氧气，在光刻后的外延硅片上淀积源预定时间10分钟，并使杂质推进扩散，使晶体管放大倍数达到设定值，掺杂层薄层电阻达到设定值。发射区扩散清洗升温放片测试氧化磷扩散P P+衬底衬底P P-外延层外延层发射区扩散扩 散磷磷NP+二氧化硅二氧化硅发射区扩散再分布及氧化P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+二氧化硅二氧化硅引线接触孔光刻涂胶前烘对准检查显影曝光坚膜刻蚀去胶引线接触孔光刻涂 胶P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅引线接触孔光刻曝 光P P+衬底衬底P P-外延层外延层UVNP+掩膜版掩膜版光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅引线接触孔光刻显 影P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅引线接触孔光刻刻 蚀P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+光光 刻刻 胶胶二氧化硅二氧化硅引线接触孔光刻去 胶P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+二氧化硅二氧化硅铝淀积n n在二氧化硅层上光刻出金属接触孔窗口后，以含铝物质为源，在高真空度环境中电子蒸发设定厚度的铝层。金属化（铝淀积）清洗放片抽真空测试取片蒸发蒸发铝蒸 发P P+衬底衬底P P-外延层外延层铝铝NP+二氧化硅二氧化硅反刻铝n n按照电路连线要求在淀积的铝层上光刻出铝条，芯片中的各个元件便被连接成为具有某种功能的电路。反刻铝涂胶前烘对准检查显影曝光坚膜腐蚀去胶反刻铝涂 胶P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+反刻铝曝 光P P+衬底衬底P P-外延层外延层二氧化硅二氧化硅铝铝光刻胶光刻胶掩膜板掩膜板UVNP+反刻铝显 影P P+衬底衬底P P-外延层外延层二氧化硅二氧化硅铝铝NP+反刻铝刻 蚀P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+二氧化硅二氧化硅反刻铝去 胶P P+衬底衬底P P-外延层外延层N P+二氧化硅二氧化硅铝合金n n在炉管内，以低温（450摄氏度，氮气环境，30分钟），使铝-硅共熔，以增加可靠性。铝合 金清洗升温放片测试取片合金铝 合 金P P+衬底衬底P P-外延层外延层NP+BEC二氧化硅二氧化硅淀积钝化层n n在低温430摄氏度下，采用低压化学气相淀积方法淀积含磷2%3%的掺磷二氧化硅层达到设定厚度，作为器件的钝化保护层。n n压焊块光刻中 测放大倍数击穿电压可靠性筛选、测试封帽压焊引线谢谢！