第10章工藝集成1

1、微電子工藝第10章 工藝集成 第一章第一章 引言引言第二章第二章 晶體生長晶體生長第三章第三章 工藝中的氣體、化試、水、環(huán)境和硅片的清洗工藝中的氣體、化試、水、環(huán)境和硅片的清洗第四章第四章 硅的氧化硅的氧化第五章第五章 光刻光刻第六章第六章 刻蝕刻蝕第七章第七章 擴(kuò)散擴(kuò)散第八章第八章 離子注入離子注入第九章第九章 薄膜淀積薄膜淀積第十章第十章 工藝集成工藝集成 雙極型集成電路制造工藝流程雙極型集成電路制造工藝流程集成電路制造基本工藝流程集成電路制造基本工藝流程雙極型電路雙極型電路 典型典型PNPN結(jié)隔離工藝主要流程結(jié)隔離工藝主要流程 1.1.襯底（襯底（P-subP-sub）的選擇）的選擇 什

2、么是襯底？什么是襯底？ 襯底是如何制備的呢？襯底是如何制備的呢？ 籽晶籽晶熔融多晶硅熔融多晶硅熱屏蔽熱屏蔽水套水套單晶硅單晶硅石英坩鍋石英坩鍋碳加熱部件碳加熱部件 單晶拉伸與單晶拉伸與旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)械直拉單晶爐直拉單晶爐2.2.埋層（埋層（N+-BLBL）制作）制作 什么是埋層？什么是埋層？ 埋層的作用是什么？埋層的作用是什么？ 埋層雜質(zhì)的的選擇？埋層雜質(zhì)的的選擇？ 埋層是如何制作的？埋層是如何制作的？埋層光刻掩膜版圖埋層光刻掩膜版圖 和埋層擴(kuò)散后的芯片剖面圖和埋層擴(kuò)散后的芯片剖面圖3.3.外延外延 外延是如何形成的？外延是如何形成的？對外延的厚度要求如何？對外延的厚度要求如何？ 外延層生長后

3、的芯片剖面圖外延層生長后的芯片剖面圖氣相外延示意圖氣相外延示意圖摻雜劑摻雜劑(AsH3 or BH3)H2SiH2 Cl2RF 感應(yīng)加熱線圈感應(yīng)加熱線圈感應(yīng)基座感應(yīng)基座硅片真空泵真空泵4.4.形成隔離墻（形成隔離墻（P+） 什么是隔離墻？什么是隔離墻？ 隔離墻的作用是什么？隔離墻的作用是什么？ 隔離墻是如何制作的？隔離墻是如何制作的？ 隔離光刻掩膜版圖形和隔離墻形成后的芯片剖面圖隔離光刻掩膜版圖形和隔離墻形成后的芯片剖面圖5.5.基區(qū)擴(kuò)散（又稱硼擴(kuò)散）基區(qū)擴(kuò)散（又稱硼擴(kuò)散） 什么是基區(qū)擴(kuò)散？什么是基區(qū)擴(kuò)散？ 基區(qū)是如何形成的？基區(qū)是如何形成的？ 基區(qū)光刻掩膜版圖形和基區(qū)形成后的芯片剖面圖基區(qū)光

4、刻掩膜版圖形和基區(qū)形成后的芯片剖面圖6.6.發(fā)射區(qū)擴(kuò)散（又稱發(fā)射區(qū)擴(kuò)散（又稱N+磷擴(kuò)散）磷擴(kuò)散） 什么是發(fā)射區(qū)擴(kuò)散？什么是發(fā)射區(qū)擴(kuò)散？ 發(fā)射區(qū)是如何形成的？發(fā)射區(qū)是如何形成的？ 發(fā)射區(qū)光刻掩膜版圖形和基區(qū)形成后的芯片剖面圖發(fā)射區(qū)光刻掩膜版圖形和基區(qū)形成后的芯片剖面圖7.7.形成引線孔形成引線孔 引線孔的作用是什么？引線孔的作用是什么？ 引線孔是如何形成的？引線孔是如何形成的？ 引線孔光刻掩膜版圖形和引線孔形成后的芯片剖面圖引線孔光刻掩膜版圖形和引線孔形成后的芯片剖面圖8.8.形成金屬連線形成金屬連線 金屬連線的作用？金屬連線的作用？ 金屬連線是如何形成的？金屬連線是如何形成的？ 金屬連線光刻掩

5、膜版圖形和金屬連線形成后的芯片剖面圖金屬連線光刻掩膜版圖形和金屬連線形成后的芯片剖面圖9.9.形成壓焊窗口形成壓焊窗口 什么是壓焊窗口？什么是壓焊窗口？ 壓焊窗口的作用是什么？壓焊窗口的作用是什么？ Intel 4004 Micro-Processor從芯片壓焊窗口到引線框架的引線鍵合從芯片壓焊窗口到引線框架的引線鍵合壓?；旌衔飰耗；旌衔镆€框架引線框架壓點壓點芯片芯片鍵合鍵合管腳尖管腳尖電路圖及版圖的對應(yīng)電路圖及版圖的對應(yīng)單元電路的版圖及剖面圖單元電路的版圖及剖面圖CMOSCMOS集成電路制造工藝流程集成電路制造工藝流程什么是什么是CMOSCMOS集成電路？集成電路？CMOSCMOS集成電路

6、與雙極型集成電路各自的特點？集成電路與雙極型集成電路各自的特點？ 典型典型N N阱阱CMOSCMOS工藝主要流程工藝主要流程 場區(qū)光刻場區(qū)光刻襯底準(zhǔn)備襯底準(zhǔn)備生長生長SiO2N阱光刻、注入、推進(jìn)阱光刻、注入、推進(jìn)生長生長SiO2和和Si3N4N管場區(qū)光刻、注入管場區(qū)光刻、注入閾值電壓調(diào)整區(qū)光刻、注入閾值電壓調(diào)整區(qū)光刻、注入清潔有源區(qū)表面、長柵氧清潔有源區(qū)表面、長柵氧場區(qū)氧化場區(qū)氧化(局部氧化局部氧化)多晶淀積、摻雜、光刻多晶淀積、摻雜、光刻N(yùn)管管LDD光刻、注入光刻、注入P+有源區(qū)光刻、注入有源區(qū)光刻、注入 單層多晶雙層金屬單層多晶雙層金屬N阱阱CMOS工藝的主要流程工藝的主要流程P管管LDD

7、光刻、注入光刻、注入N+有源區(qū)光刻、注入有源區(qū)光刻、注入BPSG淀積淀積接觸孔光刻接觸孔光刻N(yùn)+接觸孔光刻、注入接觸孔光刻、注入淀積金屬淀積金屬1、反刻、反刻淀積絕緣介質(zhì)淀積絕緣介質(zhì)通孔光刻通孔光刻淀積金屬淀積金屬2、反刻、反刻淀積鈍化層、光刻淀積鈍化層、光刻側(cè)墻氧化物淀積、側(cè)墻腐蝕側(cè)墻氧化物淀積、側(cè)墻腐蝕1.1.襯底制備襯底制備2.2.外延外延 P-type (111)P-type (100)N-type (111)N-type (100)3.3.形成形成N N阱阱 阱的作用是什么？阱的作用是什么？ 阱是如何形成的？阱是如何形成的？ N N阱光刻版圖形和阱光刻版圖形和N N阱形成后的芯片剖面

8、圖阱形成后的芯片剖面圖epi4.生長SiO2和Si3N4 epi5.5.場區(qū)注入和場區(qū)氧化場區(qū)注入和場區(qū)氧化 場氧化的作用？場氧化的作用？為什么要進(jìn)行場區(qū)注入？為什么要進(jìn)行場區(qū)注入？ 場區(qū)光刻版圖形及場區(qū)氧化后的芯片剖面圖場區(qū)光刻版圖形及場區(qū)氧化后的芯片剖面圖epiepi6.6.閾值電壓調(diào)整注入閾值電壓調(diào)整注入什么是閾值電壓？什么是閾值電壓？閾值電壓調(diào)整的作用？閾值電壓調(diào)整的作用？7.7.清潔有源區(qū)表面、長柵氧清潔有源區(qū)表面、長柵氧 epi8.8.多晶硅柵的形成多晶硅柵的形成 多晶硅掩膜版圖形及光刻后的芯片剖面圖多晶硅掩膜版圖形及光刻后的芯片剖面圖epi9.LDD9.LDD（lightly d

9、oped drainlightly doped drain）注入）注入 有有LDD注入的注入的MOS管剖面圖管剖面圖10.10.側(cè)墻的形成側(cè)墻的形成側(cè)墻的形成側(cè)墻的形成形成源漏區(qū)形成源漏區(qū)11.P11.P+ +（activeactive）注入）注入 Pplus掩膜版圖形及掩膜版圖形及P+有源區(qū)注入后的芯片剖面圖有源區(qū)注入后的芯片剖面圖epi12.N12.N+ +（activeactive）注入）注入 Nplus掩膜版圖形及掩膜版圖形及N+有源區(qū)注入后的芯片剖面圖有源區(qū)注入后的芯片剖面圖epi13.13.形成接觸孔形成接觸孔 接觸孔掩膜版圖形及接觸孔擴(kuò)散后的芯片剖面圖接觸孔掩膜版圖形及接觸孔擴(kuò)散

10、后的芯片剖面圖epi14.14.形成金屬形成金屬1 1連線連線 金屬金屬1掩膜版圖形及金屬掩膜版圖形及金屬1反刻后的芯片剖面圖反刻后的芯片剖面圖epi15.15.形成通孔形成通孔 通孔掩膜版圖形及通孔制作后的芯片剖面圖通孔掩膜版圖形及通孔制作后的芯片剖面圖epi16.16.形成金屬形成金屬2 2連線連線 金屬金屬2掩膜版圖形及金屬掩膜版圖形及金屬2反刻后的芯片剖面圖反刻后的芯片剖面圖epi電路圖及版圖的對應(yīng)電路圖及版圖的對應(yīng) 單元電路的版圖單元電路的版圖CMOS電路中的閂鎖效應(yīng)電路中的閂鎖效應(yīng) 集成電路中的元件集成電路中的元件NPNNPN晶體管及其寄生效應(yīng)晶體管及其寄生效應(yīng)1.NPN1.NPN

11、晶體管的結(jié)構(gòu)及其有源寄生晶體管的結(jié)構(gòu)及其有源寄生 PNP PNP晶體管晶體管1. 1. 橫向橫向PNPPNP晶體管晶體管2. 2. 襯底襯底PNPPNP晶體管晶體管 大電流襯底大電流襯底PNPPNP管管 襯底襯底PNPPNP管版圖管版圖 及剖面結(jié)構(gòu)圖及剖面結(jié)構(gòu)圖 CMOS CMOS工藝中的襯底工藝中的襯底PNPPNP管管 集成電路中的二極管集成電路中的二極管1. 1. 一般集成二極管一般集成二極管BCBC短接的二極管短接的二極管BEBE短接的二極管短接的二極管2. 2. 隱埋齊納二極管隱埋齊納二極管隱埋齊納二極管隱埋齊納二極管版圖及剖面結(jié)構(gòu)版圖及剖面結(jié)構(gòu) 集成電路中的電阻器集成電路中的電阻器1

12、. 1. 雙極型基本工藝形成的電阻器雙極型基本工藝形成的電阻器 基區(qū)擴(kuò)散電阻結(jié)構(gòu)基區(qū)擴(kuò)散電阻結(jié)構(gòu)a)a)外延層中發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻外延層中發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻 b)b)硼擴(kuò)散中發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻硼擴(kuò)散中發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻 發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻結(jié)構(gòu)發(fā)射區(qū)擴(kuò)散電阻結(jié)構(gòu) 基區(qū)溝道電阻結(jié)構(gòu)基區(qū)溝道電阻結(jié)構(gòu) 外延層體電阻結(jié)構(gòu)外延層體電阻結(jié)構(gòu)2. CMOS2. CMOS基本工藝形成的電阻器基本工藝形成的電阻器 多晶硅電阻和有源區(qū)電阻結(jié)構(gòu)多晶硅電阻和有源區(qū)電阻結(jié)構(gòu) N N阱電阻結(jié)構(gòu)阱電阻結(jié)構(gòu) MOS MOS管溝道電阻結(jié)構(gòu)管溝道電阻結(jié)構(gòu)3. 3. 離子注入形成的電阻器離子注入形成的電阻器 a)a)雙極型雙極型PNPN結(jié)隔離工藝結(jié)隔離

13、工藝 b) Nb) N阱阱CMOSCMOS工藝工藝 雙極工藝和雙極工藝和CMOSCMOS工藝中的工藝中的P P型高阻離子注入電阻結(jié)構(gòu)型高阻離子注入電阻結(jié)構(gòu)4. 4. 電阻阻值與常用圖形電阻阻值與常用圖形 幾種常用電阻圖形幾種常用電阻圖形3. MOS3. MOS結(jié)構(gòu)電容結(jié)構(gòu)電容 MOS MOS電容物理結(jié)構(gòu)電容物理結(jié)構(gòu) MOS電容結(jié)構(gòu)：電容結(jié)構(gòu)：上極板：上極板： 多晶硅柵（或者金屬柵）多晶硅柵（或者金屬柵）中間介質(zhì)層：中間介質(zhì)層： SiO2介質(zhì)層介質(zhì)層下極板：下極板： P型半導(dǎo)體襯底（或者型半導(dǎo)體襯底（或者N型襯底）型襯底）集成電路電容器結(jié)構(gòu)集成電路電容器結(jié)構(gòu)襯底襯底氧化層介質(zhì)氧化層介質(zhì)金屬接觸金屬接觸襯底襯底介質(zhì)材料介質(zhì)材料 (氧化層氧化層)第二層摻雜多晶硅第二層摻雜多晶硅金屬到第一層多晶的接觸金屬到第一層多晶的接觸第一層摻雜第一層摻雜多晶層多晶層襯