第五章-工艺集成ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物工艺集成工艺集成 Process Integration大规模集成电路制造工艺大规模集成电路制造工艺我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2知识回顾知识回顾我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3工艺集成工艺集成集成电路的工艺集成:集成电路的工艺集成: 运用各类单项工
2、艺技术(外延、氧化、气相沉积、光运用各类单项工艺技术(外延、氧化、气相沉积、光刻、扩散、离子注入、刻蚀以及金属化等工艺)形成电路刻、扩散、离子注入、刻蚀以及金属化等工艺)形成电路结构的制造过程。结构的制造过程。 薄膜形成薄膜形成光刻光刻掺杂、刻蚀掺杂、刻蚀我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4工艺集成工艺集成 形成薄膜:化学反应,形成薄膜:化学反应,PVDPVD,CVDCVD,旋涂,电镀;,旋涂,电镀; 光刻:实现图形的过渡转移;光刻:实现图形的过渡转移; 改变薄膜:注入,扩散,退火;改变薄膜:
3、注入,扩散,退火; 刻蚀:最后图形的转移;刻蚀:最后图形的转移;器件的制备:器件的制备:各种工艺的集成各种工艺的集成 MOS MOS,CMOSCMOS,BJTBJT,BiCMOSBiCMOS,MESFETMESFET工艺目的:工艺目的:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5工艺的选择工艺的选择工艺条件:工艺条件:温度温度, , 压强压强, , 时间时间, , 功率功率, , 剂量剂量, ,气体流量气体流量, , 工艺参数:工艺参数:厚度厚度, , 介电常数介电常数, , 应力应力, , 浓度浓度
4、, , 速度速度,器件参数:器件参数:阈值电压阈值电压, , 击穿电压击穿电压, , 漏电流漏电流, , 增益增益,我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6工艺的限制工艺的限制 MOSMOS:阈值电压束缚了氧化层厚度;:阈值电压束缚了氧化层厚度; BJTBJT:电流增益束缚了基区宽度;:电流增益束缚了基区宽度; 内连线:内连线:RCRC延迟束缚了电阻率;延迟束缚了电阻率; AlAl的存在限制了工艺温度;的存在限制了工艺温度; 刻蚀的选择比限制了材料的选择;刻蚀的选择比限制了材料的选择;器件特性要求
5、对工艺的限制:器件特性要求对工艺的限制:工艺兼容性的限制:工艺兼容性的限制:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7集成电路中器件的隔离集成电路中器件的隔离 由于MOSFET的源、漏与衬底的导电类型不同, 所以本身就是被PN结所隔离,即自隔离(self-isolated); MOSFETMOSFET晶体管是自隔离,可有较高的密度, 但邻近的器件会有寄生效应; 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物8L
6、OCOS 隔离隔离希望场区的V VT T大,保证寄生MOSFETMOSFET的电流小于1pA1pA;增加场区V VT T 的方法: 场氧化层增厚:栅氧化层的7-107-10倍; 增加场氧化区下面掺杂浓度(Channel-Stop ImplantChannel-Stop Implant, 沟道阻断注入); /x222sA DBTFBBoqNVVC/=lnA DBiNkTqn我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物9LOCOS隔离工艺隔离工艺氮化硅氮化硅P型型衬底衬底p+p+P型型衬底衬底氮化硅氮化硅p
7、+p+SiO2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物10LOCOS隔离工艺隔离工艺Birds Beak我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物11改进的LOCOS工艺 PBL: polybuffered LOCOS在LPCVD Si3N4前, 先淀积一层多晶硅,让多晶硅消耗场氧化时横向扩散的O。鸟嘴可减小至0.1-0.2um。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢
8、?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12浅阱隔离浅阱隔离(Shallow Trench Isolation)与与LOCOS相比相比,STI尺寸按比例缩小更容易!尺寸按比例缩小更容易!我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物13MESFET器件制备工艺流程器件制备工艺流程GaAs优点:优点: 电子迁移率高;电子迁移率高; 更高的饱和漂移速度;更高的饱和漂移速度; 衬底可以实现半绝缘;衬底可以实现半绝缘;GaAs缺点:缺点: 体缺陷多;体缺陷多; 少子寿命短;少子寿命短; 氧化物
9、质量差;氧化物质量差;光刻胶光刻胶 外延生长外延生长n型有源层;型有源层; 外延生长外延生长n+接触层;接触层; Mask #1 刻蚀形成隔离刻蚀形成隔离我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物14MESFET器件制备工艺流程器件制备工艺流程Mask #2 形成源漏欧姆接触形成源漏欧姆接触金属蒸发沉积金属蒸发沉积 Lift-off工艺形工艺形 成金属图形;成金属图形; 蒸发沉积金属;蒸发沉积金属;Mask #3 刻蚀刻蚀n+层层GaAs, 源漏间形成断路;源漏间形成断路;光刻胶光刻胶光刻胶光刻胶光刻
10、胶光刻胶我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物15MESFET器件制备工艺流程器件制备工艺流程Mask #4 将沟道区刻薄;将沟道区刻薄; 定义栅极图形;定义栅极图形;金属蒸发沉积金属蒸发沉积光刻胶光刻胶光刻胶光刻胶Lift-off工艺形成栅电极工艺形成栅电极我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物16npn型型BJT器件制备工艺流程器件制备工艺流程 SiO2隔离隔离金属电极金属电极npn BJT:基区
11、为:基区为p型半导体,少数载流子为电子,型半导体,少数载流子为电子, 具有更高的迁移率,器件工作速度更快;具有更高的迁移率,器件工作速度更快; 横向隔离用横向隔离用SiO2,相对于,相对于pn结隔离,寄生电容更小;结隔离,寄生电容更小; 纵向利用纵向利用n+p结隔离;结隔离; n+埋层,也可以减少集电极的串联电阻;埋层,也可以减少集电极的串联电阻;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物17npn型型BJT器件制备工艺流程器件制备工艺流程 Mask #1 定义埋层注入区定义埋层注入区 杂质注入杂质注
12、入+扩散;扩散; n型外延层生长,型外延层生长, 避免埋层杂质扩散;避免埋层杂质扩散;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物18npn型型BJT器件制备工艺流程器件制备工艺流程 Mask #2 形成隔离形成隔离 减压减压SiO2生长;生长; Si3N4沉积;沉积; 硅阱刻蚀;硅阱刻蚀; 沟道阻挡离子注入;沟道阻挡离子注入; 隔离隔离SiO2形成;形成; Si3N4去除;去除;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有
13、一个活的生物19npn型型BJT器件制备工艺流程器件制备工艺流程 Mask #3 基区注入掺杂基区注入掺杂Mask #4 薄氧化层刻蚀薄氧化层刻蚀Mask #5 基区接触基区接触p+注入掺杂注入掺杂我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物20npn型型BJT器件制备工艺流程器件制备工艺流程 n n+ +发射极发射极/ /集电极接触区集电极接触区P/AsP/As离子注入离子注入Mask #6 发射极注入;发射极注入; 集电极金属接触区注入;集电极金属接触区注入; 低能量,高剂量注入;低能量,高剂量注入
14、;绝缘层绝缘层我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物21npn型型BJT器件制备工艺流程器件制备工艺流程 PECVD SiNPECVD SiNx x 钝化层钝化层内连金属内连金属纵向纵向npnBJTnpnBJTMask #7 开接触孔;开接触孔;Mask #8 形成金属电极;形成金属电极;l 8次光刻次光刻l 5次注入次注入l 7次成膜次成膜l 5次刻蚀次刻蚀我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物22
15、NMOS制备工艺流程制备工艺流程Mask #1 定义有源区定义有源区(沟道阻止注入)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物23NMOS制备工艺流程制备工艺流程LOCOS隔离隔离 去除去除Si3N4; 去除压力释放氧化层;去除压力释放氧化层;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物24NMOS制备工艺流程制备工艺流程多晶硅多晶硅栅氧化层栅氧化层 自对准源自对准源/ /漏漏/ /栅注入栅注入pnpn结结沟道
16、沟道 栅栅 开栅接触孔开栅接触孔 多晶硅区多晶硅区l 栅氧化层生长;栅氧化层生长;l 多晶硅层沉积;多晶硅层沉积;Mask #2 形成栅极形成栅极我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物25NMOS制备工艺流程制备工艺流程 内连金属内连金属(Al-Si-Cu)(Al-Si-Cu) 内连绝缘层内连绝缘层接触孔接触孔Mask #3 开接触孔;开接触孔;Mask #4 形成金属电极形成金属电极金属半导体金属半导体我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快
17、,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物26NMOS制备工艺流程制备工艺流程 源漏接触源漏接触 外联接触外联接触钝化层钝化层PECVD SiNPECVD SiNx xMask #5 开外联接触窗口开外联接触窗口我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物27基于基于LOCOS的的CMOS工艺工艺AlCuSi PSGp+p+n+n+p+p+SiO2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物28CMOS集成电路制
18、造工艺集成电路制造工艺I技术特点:技术特点: LOCOS隔离工艺;隔离工艺; 平坦化层:平坦化层:PSG, re-flow at 1100oC Al-Si金属作为内联金属;金属作为内联金属; 最小图形尺寸:最小图形尺寸:30.8um我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物29P型基片基于基于LOCOS的的CMOS工艺工艺我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物30释放压力氧化层P型基片生长释放压力生长释放
19、压力氧化層氧化層我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物31释放压力氧化层P型基片氮化硅LPCVD沉积沉积氮化氮化硅硅我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物32P型基片光刻胶氮化硅光光刻胶旋涂刻胶旋涂我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物33Mask #1, LOCOS隔离隔离我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐
20、怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物34P型基片光刻胶氮化硅Mask #1, LOCOS隔离隔离我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物35P型基片光刻胶氮化硅对准对准和曝光和曝光我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物36氮化硅P型基片光刻胶显显影影我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也
21、感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物37氮化硅P型基片光刻胶刻蚀氮化硅刻蚀氮化硅我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物38氮化硅P型基片去除光刻胶去除光刻胶我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物39氮化硅P型基片p+p+沟道阻止注入沟道阻止注入我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物40P型基
22、片氮化硅p+p+SiO2氧化形成氧化形成LOCOS我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物41P型基片p+p+SiO2去除氮化硅去除氮化硅/压力释放氧化硅压力释放氧化硅,清洗清洗我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物42P型基片p+p+p+SiO2生长遮蔽氧化层生长遮蔽氧化层我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活
23、的生物43光刻胶P型基片p+p+p+SiO2光刻胶旋涂光刻胶旋涂我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物44Mask#2, N型型阱区阱区我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物45光刻胶P型基片p+p+p+SiO2Mask#2, N型型阱区阱区我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物46光刻胶P型基片p+p+
24、p+SiO2曝光曝光我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物47光刻胶P型基片p+p+p+SiO2显影显影我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物48磷离子注入光刻胶P型基片p+p+p+SiO2N型阱区N型型阱区注入(预沉积)阱区注入(预沉积)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物49P型基片p+p+p+Si
25、O2N型阱区去除去除光光刻胶刻胶我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物50P型基片p+p+N型阱区SiO2N型型阱区驱入(阱区驱入(Drive-in)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物51P型基片p+p+N型阱区SiO2去除遮蔽氧化层去除遮蔽氧化层我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物52P型基片p+
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