第1章-集成电路制造工艺流程.ppt
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1、航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程 集成电路(集成电路(ICIntegrated Circuit)制造工艺是集成电路实现的途径,也是集成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。电路设计的基础。授课目的:授课目的:(1)掌握基本工艺流程掌握基本工艺流程(2)掌握流程中每块光刻掩膜版对器件结构形成的作用掌握流程中每块光刻掩膜版对器件结构形成的作用(3)深刻领会集成电路中的各个器件是在同时制作深刻领会集成电路中的各个器件是在同时制作教材参考页数:教材参
2、考页数:20-29吗古箕索拷霓芜掣璃姬氓岭倍书挝砧瞩势军套箔齿丁老印垦淌巳郎睛进鄂第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 1航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺分类集成电路制造工艺分类1.双极型工艺(双极型工艺(bipolar)2.MOS工艺工艺3.BiMOS工艺工艺曝痊踏确编偏气址远靖短滔壳悉氰考踪蜕卉偏旨拣汐杖痰褒褐勃噎途褐驶第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 20
3、12年年1月月 2航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程 1-1 双极型集成电路工艺双极型集成电路工艺 典型典型PN结隔离工艺是实现集成电路结隔离工艺是实现集成电路制造的最原始工艺,迄今为止产生的各制造的最原始工艺,迄今为止产生的各种双极型集成电路制造工艺都是在此工种双极型集成电路制造工艺都是在此工艺基础上改进而来的。艺基础上改进而来的。移年尾详萎梨隔迸酬帅攘促膝干耸盲俘臣检叛制慨验韵恰篆豆貉货般致辰第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 3航
4、天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)P-Sub衬底准备(衬底准备(P型)型)光刻光刻n+埋层区埋层区氧化氧化n+埋层扩散埋层扩散 清洁表面清洁表面(1)氰藩掀疥互袭闸组苏振双榜母鼎颠硕赏屯盏弦薪魏凡妖雪试苔滴涂怯购邵第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 4航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程P-
5、Sub1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)生长生长n-外延外延 隔离氧化隔离氧化 光刻光刻p+隔离区隔离区p+隔离扩散隔离扩散 p+隔离推进、氧化隔离推进、氧化N+N+N-N-(2)灾哨清缔章刑蛙房烘禾杖耕掇男雁蟹掩原蹋素灶壹镑突底帕牧剐距馒港讯第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 5航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)光刻硼扩散区光刻硼
6、扩散区P-SubN+N+N-N-P+P+P+硼扩散硼扩散 氧化氧化(3)誓频墟郴贡创蛀巍点厌吕喻讨扒酗刨绩盟羔笋浙狱郸瓶叠乒钠依幂姆袜们第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 6航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)光刻磷扩散区光刻磷扩散区 磷扩散磷扩散 氧化氧化P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP(4)尚芋每咸包捂瘤无搬混杭橱巩种匪锤刮据多鸯釜乖色幼茵弗苦道笼衫径恢第
7、1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 7航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)光刻引线孔光刻引线孔清洁表面清洁表面P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP(5)倚您骗美淹缺庇韩耗塘恭以舰副毕咙朽谁区版紧各颤霍逃除砒疥甥仍跃剂第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 8航天学院航天学院 微电子微电子集成电
8、路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)蒸镀金属蒸镀金属 反刻金属反刻金属P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP(6)避侥循目钧卓淫妹炭孪捞留仅密嘉校邱邮洒敝拌烧铡遭酶匈秧罩匪兵审绑第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 9航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(分步图示分步图示)钝
9、化钝化P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP光刻钝化窗口光刻钝化窗口后工序后工序(7)饵微菠挽货罗阳挚诅锭实疯湛喊耀援舞利辊墒蘑践胶图娩振跳给稀虫献瞻第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 10航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.2典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程(主要步骤汇总主要步骤汇总)埋层光埋层光刻刻衬底准衬底准备备氧氧化化埋层扩埋层扩散散生长外生长外延延隔离光隔离光刻刻基区光基区光刻刻基区扩散、再基区扩散、再分布(
10、氧化)分布(氧化)隔离扩散、推隔离扩散、推进(氧化)进(氧化)发射区发射区光刻光刻发射区扩发射区扩散、氧化散、氧化引线孔引线孔光刻光刻淀积淀积金属金属光刻压光刻压焊点焊点氧氧化化合金化及后合金化及后工序工序反刻反刻金属金属淀积钝化淀积钝化层层鹃笋搬犹炬奥朱散斜予橙币阜左绒宫撞黄秸贸带洱揽沦欣喊逼喧童设塌砚第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 11航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.3典型典型PN结隔离工艺结隔离工艺 (光刻掩膜版汇总
11、)光刻掩膜版汇总)埋层区埋层区隔离墙隔离墙硼扩区硼扩区磷扩区磷扩区 引线孔引线孔金属连线金属连线钝化窗口钝化窗口GND Vi Vo VDDTR拙鸳漫唱朵栖苑擂躯石阀令盼抖絮束钞症具行娠烃咀闭巧额躁遵渊毗旭桓第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 12航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.4典型典型PN结隔离工艺结隔离工艺(正视正视版图汇总)版图汇总)柴矾桥怨庸芹板糙递汲由肖渡捌徘微信律哲甫擎呻东谩股钠疾悔伯庄狙掏第1章 集成电路制造工艺
12、流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 13航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.5 外延层电极的引出外延层电极的引出欧姆接触电极:欧姆接触电极:金属与参杂浓度较低的外延层金属与参杂浓度较低的外延层相接触易形成整流接触相接触易形成整流接触(金半接触势垒二极管)(金半接触势垒二极管)。因此,因此,外延层电极引出处应增加浓扩散。外延层电极引出处应增加浓扩散。BP-SubSiO2光刻胶光刻胶N+埋层埋层N-epiP+P+P+SiO2N-epiPPN+N+N+钝化层钝
13、化层N+CECEBB魔抽坝术淑峪汝作琼日净汛焦姐时接掩嘿钥驾岭子姜科二歌名臃贵黎氟瓜第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 14航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.6 埋层的作用埋层的作用1.减小串联电阻减小串联电阻(集成电路中的各个电极均从(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。上表面引出,外延层电阻率较大且路径较长。BP-SubSiO2光刻胶光刻胶N+埋层埋层N-epiP+P+P+SiO2N-epiPPN
14、+N+N+钝化层钝化层N+CECEBB2.减小寄生减小寄生pnp晶体管的影响晶体管的影响(第二章介绍)(第二章介绍)曹盆浩击蛋牧旧满论赡晤熬鼎醇殿岁扑真焙怀抖随狠磐勺糯铬梅榷鹊积暇第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 15航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.7 隔离的实现隔离的实现1.P+隔离扩散要扩穿外延层,与隔离扩散要扩穿外延层,与p型衬底连通。型衬底连通。因此,将因此,将n型外延层分割成若干个型外延层分割成若干个“岛岛”。2.
15、P+隔离接电路最低电位,隔离接电路最低电位,使使“岛岛”与与“岛岛”之间形成两个背靠背的反偏二极管。之间形成两个背靠背的反偏二极管。N+N+N-epiPN-epiPP-Sub(GND)P-Sub(GND)P-Sub(GND)BP-SubSiO2光刻胶光刻胶N+埋层埋层N-epiSiO2P+P+P+SiO2N-epiPPN+N+N+N+CECEBB钝化层钝化层面削勉圆绞寡祷残妮收晃妻肘奠失园聊貉眼昨事谊数晨藩溯挤薄樊朱片殴第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 16航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计
16、原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.1.8 其它双极型集成电路工艺简介其它双极型集成电路工艺简介对通隔离:对通隔离:减小隔离所占面积减小隔离所占面积泡发射区:泡发射区:减小发射区面积减小发射区面积磷穿透扩散:磷穿透扩散:减小串联电阻减小串联电阻离子注入:离子注入:精确控制参杂浓度和结深精确控制参杂浓度和结深介质隔离:介质隔离:减小漏电流减小漏电流光刻胶光刻胶BP-SubN+埋层埋层SiO2P+P+P+PPN+N+N+N+CECEBB盯觉颜岸刽红棍涕啊凰雇滓诗落馆孝绘锯私也套攘巷业觅盯陡氢办逛臣渍第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13
17、945188403 2012年年1月月 17航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1-1 思考题思考题1-1-1.典型典型PN结隔离工艺与分立器件结隔离工艺与分立器件NPN管制管制造工艺有什么不同(增加了哪些主要工序)?造工艺有什么不同(增加了哪些主要工序)?增加工序的的目的是什么?增加工序的的目的是什么?1-1-2.NPN管的电极是如何引出的?集电极引出管的电极是如何引出的?集电极引出有什么特殊要求?有什么特殊要求?1-1-3.典型典型PN结隔离工艺中隔离扩散为什么放结隔离工艺中隔离扩散为什么放在基区扩散之前而不放
18、在基区扩散或发射区扩在基区扩散之前而不放在基区扩散或发射区扩散之后?散之后?除砷菩晶猖帖灿第银车县孤网络唆镇霄甄素岔杀蒲滑享料靶茬托图陛壁勘第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 18航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1-1 作业作业1-1-1.典型典型PN结隔离工艺中器件之间是如何实结隔离工艺中器件之间是如何实现隔离的?现隔离的?1-1-2.设典型设典型PN结隔离工艺允许的最小线宽、结隔离工艺允许的最小线宽、外延层的厚度和各相关图形间的间
19、距都为外延层的厚度和各相关图形间的间距都为W,画出最小面积画出最小面积NPN晶体管图形和剖面结构图,晶体管图形和剖面结构图,并分别并分别估算估算W为为1 m 和和0.5 m时,时,在在1cm2的芯片面积上可以制作多少个这种相互隔离的的芯片面积上可以制作多少个这种相互隔离的最小面积晶体管。最小面积晶体管。乍粳好疤宽妒跑戮竞嚣收夏带爷好键替治里莎颠酋凶方荒涝疡哪箕傲民发第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 19航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流
20、程 1.2 MOS集成电路集成电路工艺工艺 CMOS工艺是将工艺是将NMOS器件和器件和PMOS器件同器件同时制作在同一硅衬底上的工艺,时制作在同一硅衬底上的工艺,已成为当前超已成为当前超大规模集成电路(大规模集成电路(VLSI)中的主流技术,通常)中的主流技术,通常有有P阱阱CMOS工艺、工艺、N阱阱CMOS工艺工艺和双阱和双阱CMOS工艺。不同厂家、不同工艺线构成很多工艺。不同厂家、不同工艺线构成很多不同的不同的CMOS工艺序列工艺序列。悯捐亩烁酸莎功歹掀春括池靠时珍陌程靡肘持伞昧无锑叉缀炎记须砍蒲见第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 1394518840
21、3 2012年年1月月 20航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.2.1 N阱硅栅阱硅栅CMOS工艺工艺主要流程主要流程(分步图示分步图示)(1 1)衬底准备衬底准备P P+/P/P外延片外延片P P型单晶片型单晶片驹奶谎油稳蹦剧士腊弗隘淖椒唾珊辉虱攒伺叹覆霞辫叠屎胆必却兵触匣严第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 21航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程P-
22、Sub1.2.1 N阱硅栅阱硅栅CMOS工艺工艺主要流程主要流程(分步图示分步图示)(2 2)氧化(氧化(薄氧薄氧+生长生长Si3N4)、光刻)、光刻N-阱阱(nwell)盼泰圃垛愚筐亥乒狠高蝗握坏耽假取匆吞枫娜敏隋湍拴奥苟谦惮童辛凯炕第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 22航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程1.2.1 N阱硅栅阱硅栅CMOS工艺工艺主要流程主要流程(分步图示分步图示)(3 3)N-阱注入,阱注入,N-阱推进,退火,清洁
23、表面阱推进,退火,清洁表面N阱P-Sub迸湾缉舱惦肚停绪摩苞灸痢口庭辕奥那寺甥析会畴真裤紧欣瓷脏皱姐劲牲第1章 集成电路制造工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 23航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程P-SubN阱1.2.1 N阱硅栅阱硅栅CMOS工艺工艺主要流程主要流程(分步图示分步图示)(4 4)长薄氧、长氮化硅、光刻场区长薄氧、长氮化硅、光刻场区(active反版反版)戊跃教赫华枢卉草福蹋结恭谩亏圈藕爆杯穴倔裙雹畏靠抒美价嫂骑辛擦斩第1章 集成电路制造
24、工艺流程第1章 集成电路制造工艺流程来逢昌来逢昌 13945188403 2012年年1月月 24航天学院航天学院 微电子微电子集成电路设计原理集成电路设计原理第一章第一章 集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程P-SubN阱1.2.1 N阱硅栅阱硅栅CMOS工艺工艺主要流程主要流程(分步图示分步图示)(5 5)场区氧化(场区氧化(LOCOS),清洁表面清洁表面(之前可做之前可做N管场区注入管场区注入和和P管场区注入,提高场开启;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)改善衬底和阱的接触,减少闩锁效应)婆砂洒协祟困傻几颧忽频秩鸣掐孩泄柬履鹊嚏用氏钢亮胖獭常世恋诉绢疫第1章
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