[精选]集成电路的基本制造工艺教材14950.pptx

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1、半导体集成电路1.双极集成电路的基本工艺2.双极集成电路中元件结构2023/5/24pn+n-epin+P-Sin+-BLCBESP+P+双极集成电路的基本工艺2023/5/24P-SiTepiCBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BLTepiAATBL-uptepi-oxxmcxjc四层三结结构的双极晶体管双极集成电路中元件结构2023/5/24ECB相关知识点隐埋层的作用、电隔离的概念、寄生晶体管 MOSMOS集成电路的工艺集成电路的工艺 PP阱阱CMOSCMOS工艺工艺 BiCMOSBiCMOS集成电路的工艺集成电路的工艺 NN阱阱CMOSCMOS工艺工艺 双阱双阱CMOSC

2、MOS工艺工艺2023/5/24MOS 晶体管的动作 MOS 晶体管实质上是一种使电流时而流过，时而切断的 开关 开关n+n+P 型硅基板栅极（金属）绝缘层（SiO2）半导体基板漏极源极N N 沟 沟MOS MOS 晶体管的基本结构 晶体管的基本结构源极(S)漏极(D)栅极(G)2023/5/24silicon substratesource draingate gateoxide oxideoxide oxidetop nitridemetal connection to sourcemetal connection to gatemetal connection to drainpolys

3、ilicon gatedoped siliconfield oxidegate oxideMOS 晶体管的立体结构2023/5/24在硅衬底上制作MOS 晶体管silicon substrate2023/5/24silicon substrateoxide oxidefield oxide2023/5/24silicon substrateoxide oxidephotoresist photoresist2023/5/24Shadow on photoresistphotoresist photoresistExposed area of photoresistChrome platedgl

4、ass maskUltraviolet Lightsilicon substrateoxide oxide2023/5/24非感光区域silicon substrate感光区域oxide oxidephotoresist photoresist2023/5/24Shadow on photoresistsilicon substrateoxide oxidephotoresist photoresistphotoresist显影2023/5/24silicon substrateoxide oxideoxide oxidesilicon substratephotoresist photore

5、sist腐蚀2023/5/24silicon substrateoxide oxideoxide oxidesilicon substratefield oxide去胶2023/5/24silicon substrateoxide oxideoxide oxidegate oxide gate oxidethin oxide layer2023/5/24silicon substrateoxide oxideoxide oxidepolysilicon polysilicongate oxide2023/5/24silicon substrateoxide oxideoxide oxidega

6、tegate gateultra-thin gate oxidepolysilicongate2023/5/24silicon substrateoxide oxideoxide oxidegategate gatephotoresist photoresistScanning direction of ion beamimplanted ions in active region of transistorsImplanted ions in photoresist to be removed during resist strip.source drainion beam2023/5/24

7、silicon substrateoxide oxide oxide oxidegategate gatesource draindoped silicon2023/5/24自对准工艺1.在有源区上覆盖一层薄氧化层2.淀积多晶硅，用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅3.以多晶硅栅极图形为掩膜板，刻蚀氧化膜4.离子注入2023/5/24silicon substratesource draingate gate2023/5/24silicon substrategate gatecontact holesdrain source2023/5/24silicon substrategate gatecont

8、act holesdrain source2023/5/24完整的简单MOS 晶体管结构silicon substratesource draingate gateoxide oxideoxide oxidetop nitridemetal connection to sourcemetal connection to gatemetal connection to drainpolysilicon gatedoped siliconfield oxidegate oxide2023/5/24CMOSFETP 型 si subn+gate gateoxide oxiden+gate gateo

9、xide oxideoxide oxidep+p+2023/5/24VDDP 阱工艺N 阱工艺双阱工艺P-P+P+N+N+P+N+VSSVOUTVINVDDN-P+P+N+N+P+N+VSSVOUTVINVDDP-P+P+N+N+P+N+VSSVOUTVINN-SiP-SiN-I-SiN+-Si2023/5/24掩膜1：P 阱光刻P-wellP-well N+N+P+P+N+P+N-SiP2023/5/24具体步骤如下：1 生长二氧化硅（湿法氧化）：Si(固体)+2H2O SiO2（固体）+2H22023/5/242023/5/242 P 阱光刻：涂胶 涂胶 腌膜对准 腌膜对准曝光 曝光光源显

10、影 显影2023/5/242023/5/24硼掺杂（离子注入）硼掺杂（离子注入）刻蚀（等离子体刻蚀）刻蚀（等离子体刻蚀）去胶 去胶P+去除氧化膜 去除氧化膜P-well3 P 阱掺杂：2023/5/242023/5/24离子源 离子源高压 高压电源 电源电流积分器离子束 离子束2023/5/24掩膜2：光刻有源区有源区：nMOS、PMOS 晶体管形成的区域P+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP-well 淀积氮化硅 光刻有源区 场区氧化 去除有源区氮化硅及二氧化硅SiO2隔离岛2023/5/24有源区depositednitride layer有源区光刻板N 型p 型MOS 制作区

11、域(漏-栅-源)2023/5/24P-well1.淀积氮化硅：氧化膜生长（湿法氧化）P-well氮化膜生长P-well涂胶P-well对版曝光有源区光刻板2.光刻有源区：2023/5/24P-well显影P-well氮化硅刻蚀去胶3.场区氧化：P-well场区氧化（湿法氧化）P-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO22023/5/24掩膜3：光刻多晶硅P-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO2P-wellP+N+N+P+N-SiP-well栅极氧化膜多晶硅栅极 生长栅极氧化膜 淀积多晶硅 光刻多晶硅2023/5/24P-well生长栅极氧化膜P-well淀积多晶硅P-well涂胶光刻多晶硅光刻

12、板P-well多晶硅刻蚀2023/5/24掩膜4：P+区光刻 1、P+区光刻 2、离子注入B+，栅区有多晶硅做掩蔽，称为硅栅自对准工艺。3、去胶P-wellP+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP+P+2023/5/24P-wellP+P-wellP+P+硼离子注入去胶2023/5/24掩膜5：N+区光刻 1、N+区光刻 2、离子注入P+，栅区有多晶硅做掩蔽，称为硅栅自对准工艺。3、去胶P-wellP+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP+P+N+N+2023/5/24P-wellN+P-wellP+P+磷离子注入去胶P+P+N+N+2023/5/24掩膜6：光刻接触孔1、

13、淀积PSG.2、光刻接触孔3、刻蚀接触孔P-wellP+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP+P+N+N+磷硅玻璃（PSG)2023/5/24掩膜6：光刻接触孔P-wellP+P+N+N+淀积PSGP-wellP+P+N+N+光刻接触孔P-wellP+P+N+N+刻蚀接触孔P-wellP+P+N+N+去胶2023/5/242023/5/24掩膜7：光刻铝线1、淀积铝.2、光刻铝3、去胶P-wellP-wellP+P+N+N+2023/5/24P-wellP+P+N+N+铝线PSG场氧栅极氧化膜P+区P-wellN-型硅极板多晶硅N+区2023/5/24Example:Intel 0.

14、25 micron Process5 metal layersTi/Al-Cu/Ti/TiNPolysilicon dielectric2023/5/24Interconnect Impact on Chip2023/5/24掩膜8：刻钝化孔CircuitPADCHIP双阱标准CMOS 工艺P+p-epip well n wellp+n+gate oxideAl(Cu)tungstenSiO2SiO2TiSi2field oxide增加器件密度防止寄生晶体管效应（闩锁效应）p-epiP 阱n+STITiSi2STI深亚微米CMOS 晶体管结构STI STISTIN 阱n-n+n-p+p-p+p

15、-源/漏扩展区浅槽隔离侧墙多晶硅硅化物2023/5/24功耗驱动能力CMOS双极型Bi-CMOSBiCMOS 集成电路工艺2023/5/24BiCMOS 工艺分类以CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺以双极工艺为基础的BiCMOS工艺。2023/5/24以P 阱CMOS 工艺为基础的BiCMOS 工艺NPN 晶体管电流增益小；集电极的串联电阻很大;NPN 管C 极只能接固定电位，从而限制了NPN 管的使用2023/5/24以N 阱CMOS 工艺为基础的BiCMOS 工艺NPN 具有较薄的基区，提高了其性能；N 阱使得NPN 管C 极与衬底隔开，可根据电路需要接电位 集电极串联电阻还是太大，影响

16、双极器件的驱动能力在现有N阱CMOS工艺上增加一块掩膜板2023/5/24 以N 阱CMOS 工艺为基础的改进BiCMOS 工艺 使NPN 管的集电极串联电阻减小5 6 倍；使CMOS 器件的抗闩锁性能大大提高2023/5/24三、后部封装（在另外厂房）（1）背面减薄（2）切片（3）粘片（4）压焊：金丝球焊（5）切筋（6）整形（7）所封（8）沾锡：保证管脚的电学接触（9）老化（10）成测（11）打印、包装2023/5/24金丝劈加热压焊2023/5/24三、后部封装（在另外厂房）2023/5/242023/5/24作业：1.课本P14，1.2题2.下图是NMOS 晶体管的立体结构图，请 标出各

17、区域名称及掺杂类型，并画出这个器件的版图（包括接触孔和金属线）。3.名词解释：MOS NMOS PMOS CMOS 场氧、有源区、硅栅自对准工艺 9、静夜四无 邻，荒居旧 业贫。5 月-235 月-23Wednesday,May 24,2023 10、雨中黄叶 树，灯下白 头人。01:05:5301:05:5301:055/24/2023 1:05:53 AM 11、以我独沈久，愧君相 见频。5 月-2301:05:5301:05May-2324-May-23 12、故人江海 别，几度隔山川。01:05:5301:05:5301:05Wednesday,May 24,2023 13、乍 见翻疑

18、梦，相悲各 问年。5 月-235 月-2301:05:5301:05:53May 24,2023 14、他 乡生白发，旧国 见青山。24 五月 20231:05:53 上午01:05:535 月-23 15、比不了得就不比，得不到的就不要。五月 231:05 上午5 月-2301:05May 24,2023 16、行 动出成果，工作出 财富。2023/5/24 1:05:5301:05:5324 May 2023 17、做前，能 够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚 为起点的射线向前。1:05:53 上午1:05 上午01:05:535 月-23 9、没有失 败，只有 暂时停止成功！。5

19、月-235 月-23Wednesday,May 24,2023 10、很多事情努力了未必有 结果，但是不努力却什么改 变也没有。01:05:5301:05:5301:055/24/2023 1:05:53 AM 11、成功就是日复一日那一点点小小努力的 积累。5 月-2301:05:5301:05May-2324-May-23 12、世 间成事，不求其 绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。01:05:5301:05:5301:05Wednesday,May 24,2023 13、不知香 积寺，数里入云峰。5 月-235 月-2301:05:5301:05:53May 24,2023 14、意志

20、 坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。24 五月 20231:05:53 上午01:05:535 月-23 15、楚塞三湘接，荆门九派通。五月 231:05 上午5 月-2301:05May 24,2023 16、少年十五二十 时，步行 夺得胡马骑。2023/5/24 1:05:5301:05:5324 May 2023 17、空山新雨后，天气晚来秋。1:05:53 上午1:05 上午01:05:535 月-23 9、杨柳散和风，青山澹吾 虑。5 月-235 月-23Wednesday,May 24,2023 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。01:05:5301:05:53

21、01:055/24/2023 1:05:53 AM 11、越是没有本 领的就越加自命不凡。5 月-2301:05:5301:05May-2324-May-23 12、越是无能的人，越喜 欢挑剔别人的错儿。01:05:5301:05:5301:05Wednesday,May 24,2023 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自 胜者强。5 月-235 月-2301:05:5301:05:53May 24,2023 14、意志 坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。24 五月 20231:05:53 上午01:05:535 月-23 15、最具挑 战性的挑战莫过于提升自我。五月 231:

22、05 上午5 月-2301:05May 24,2023 16、业余生活要有意义，不要越 轨。2023/5/24 1:05:5301:05:5324 May 2023 17、一个人即使已登上 顶峰，也仍要自 强不息。1:05:53 上午1:05 上午01:05:535 月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感 谢 您 的 下 载 观 看专家告诉