超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)

1、精選精選ppt第第9章章 工藝集成工藝集成 原始材料：拋光晶片原始材料：拋光晶片 薄膜成型：外延膜、電介質(zhì)膜、薄膜成型：外延膜、電介質(zhì)膜、 多晶硅膜、金屬膜，氧化膜多晶硅膜、金屬膜，氧化膜 摻雜與光刻：擴(kuò)散、注入、各種光刻摻雜與光刻：擴(kuò)散、注入、各種光刻 刻蝕：濕法與干法刻蝕：濕法與干法 IC芯片：圖形轉(zhuǎn)換到晶片芯片：圖形轉(zhuǎn)換到晶片 小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路SSI：元件數(shù)：元件數(shù) 個(gè)個(gè) 中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路MSI：元件數(shù)：元件數(shù) 個(gè)個(gè)黃君凱 教授圖圖9-1 IC制造流程制造流程310210精選精選ppt黃君凱黃君凱 教授教授 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路LSI：元件數(shù)：元件數(shù) 個(gè)個(gè)

2、 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路VLSI：元件數(shù)：元件數(shù) 個(gè)個(gè) 特大規(guī)模集成電路特大規(guī)模集成電路ULSI：元件數(shù)：元件數(shù) 個(gè)個(gè)圖圖9-2 晶片與單個(gè)元件晶片與單個(gè)元件710710510精選精選ppt9.1 無(wú)源元件無(wú)源元件9.1.1 集成電路電阻器集成電路電阻器（1）工藝方法）工藝方法 淀積有阻抗作用的膜層，再經(jīng)光刻和刻蝕形成電阻器。淀積有阻抗作用的膜層，再經(jīng)光刻和刻蝕形成電阻器。 在襯底上摻雜導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)，形成電阻器。在襯底上摻雜導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)，形成電阻器。黃君凱 教授圖圖9-3 集成電阻器集成電阻器精選精選ppt（2）電阻計(jì)算）電阻計(jì)算 對(duì)上圖長(zhǎng)寬分別為對(duì)上圖長(zhǎng)寬分別為L(zhǎng)和和W

3、的直條型電阻器，在深度的直條型電阻器，在深度x處的微分截面處的微分截面為為 ，則與表面平行的，則與表面平行的P型硅薄層電導(dǎo)型硅薄層電導(dǎo) 為為式中式中 和和 分別是分別是空穴遷移率空穴遷移率和和x處處摻雜濃度摻雜濃度。對(duì)。對(duì)結(jié)深結(jié)深 的電阻器，的電阻器，令一個(gè)方形電阻的電導(dǎo)為：令一個(gè)方形電阻的電導(dǎo)為： ，（，（9-1）則當(dāng)則當(dāng)L=W 時(shí)，時(shí)，G=g，因此電阻值為：，因此電阻值為： ，（，（9-2）式中式中 稱為稱為，單位為，單位為 ，則：，則： ，（，（9-3）黃君凱 教授WdxdG( )pWdxdGqp xLp( )p xjx0( )jxpgqp x dx/1RgLRRW11()LRGWg00

4、( )jjxxpWGdGqp x dxL精選精選ppt【討論討論】n 式（式（9-1）表明：摻雜工藝決定方塊電阻）表明：摻雜工藝決定方塊電阻 。n 式（式（9-3）表明：）表明： 值確定以后，電阻值取決與圖形尺寸。值確定以后，電阻值取決與圖形尺寸。n 端頭接觸處阻值為端頭接觸處阻值為0.65 ，拐角處阻值也為，拐角處阻值也為0.65 。9.1.2 集成電路電容器集成電路電容器 ：重?fù)诫s材料構(gòu)成電容器的下電極，既減少串聯(lián)電阻，又：重?fù)诫s材料構(gòu)成電容器的下電極，既減少串聯(lián)電阻，又 使使MOS電容量與外加電壓無(wú)關(guān)。電容量與外加電壓無(wú)關(guān)。 ：反偏作用導(dǎo)致電容量隨偏壓變化，且串聯(lián)電阻較高。：反偏作用導(dǎo)致

5、電容量隨偏壓變化，且串聯(lián)電阻較高。黃君凱 教授RRRR精選精選ppt黃君凱 教授圖圖9-4 集成電路電容器集成電路電容器精選精選ppt9.1.3 集成電路電感器集成電路電感器（1）工藝方法）工藝方法黃君凱 教授圖圖9-5 螺旋電感器螺旋電感器精選精選ppt（2） （9-4）式中式中R為為電感器阻值電感器阻值， 為為頻率頻率，平板型螺旋電感器的，平板型螺旋電感器的電感電感L為：為： （9-5）式中式中 為為真空磁導(dǎo)率真空磁導(dǎo)率，n為為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，r為為螺旋半徑螺旋半徑，L是以亨利為單位是以亨利為單位的的電感量電感量。【討論討論】提高提高 值方法值方法n 使用低介質(zhì)常數(shù)材料（使用低介質(zhì)常數(shù)材料（3.9），減少金屬線與襯底耦合電容），減少金屬線與襯底耦合電容 。n 使用厚膜金屬或低阻值金屬，減小金屬線的固有電阻使用厚膜金屬或低阻值金屬，減小金屬線的固有電阻 。n 使用絕緣襯底，減小硅襯底電阻使用絕緣襯底，減小硅襯底電阻 。黃君凱 教授LQRQ020Ln rQ1RPCsubR精選精選ppt9.2 雙極晶體管技術(shù)雙極晶體管技術(shù)n 雙極晶體管結(jié)構(gòu)雙極晶體管結(jié)構(gòu)【注意注意】：提供電流的低阻值通道和反偏隔離。：提供電流的低阻值通道和反偏隔離。黃君凱 教授圖圖9-6 集成電路中的