MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件

半导体集成电路半导体上节课内容要点两结三层双极晶体管的EM模型三结四层双极晶体管的EM模型上节课内容要点两结三层双极晶体管的EM模型C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)双极晶体管的四种工作状态VBCVBE饱和区反向工作区截止区正向工作区pnp截止Pnp正向放大基本要求C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)双极晶体2022/12/1ECBS2022/11/30ECBS2022/12/1基本知识点双极晶体管的结构特点集成双极晶体管的结构隐埋层的作用电隔离的概念寄生晶体管2022/11/30基本知识点双极晶体管的结构特点2022/12/16第3章MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应2022/11/306第3章2022/12/1MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何在硅片上集成？本章设问：器件结构如何实现（步骤）实现过程（步骤）与NMOS（orPMOS）工艺的实现有什么不同？寄生效应？CMOS集成电路有哪些寄生效应？寄生效应对器件性能的影响？如何减小寄生效应的影响？CMOS晶体管如何在硅片上集成？实现过程（步骤）需要用到哪些方法？与单器件的实现有什么不同？与双极工艺有什么不同？2022/11/30MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何本节课内容

MOS集成电路的工艺

P阱CMOS工艺

BiCMOS集成电路的工艺

N阱CMOS工艺双阱CMOS工艺本节课内容MOS集成电路的工艺P阱CMOS工艺源极(S)漏极(D)栅极(G)MOSFET的基本结构绝缘层（SiO2）漏极n+n+P型硅基板栅极（金属）源极绝缘层（SiO2）漏极p+p+N型硅基板栅极（金属）源极源极(S)漏极(D)栅极(G)NMOSPMOS源极(S)漏极(D)栅极(G)MOSFET的基本结构绝缘层（MOS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n+n+P-SiMOSFET的基本工作原理源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+-----反型层MOS晶体管的动作MOS晶体管实质上是一种使n+n+P-siliconsubstratesourcedraingateoxideoxidetopnitridemetalconnectiontosourcemetalconnectiontogatemetalconnectiontodrainpolysilicongatedopedsiliconfieldoxidegateoxideMOS晶体管的立体结构siliconsubstratesourcedrainga在硅衬底上制作MOS晶体管siliconsubstrate在硅衬底上制作MOS晶体管siliconsubstratesiliconsubstrateoxidefieldoxidesiliconsubstrateoxidefieldoxsiliconsubstrateoxidephotoresistsiliconsubstrateoxidephotoresShadowonphotoresistphotoresistExposedareaofphotoresistChromeplatedglassmaskUltravioletLightsiliconsubstrateoxideShadowonphotoresistphotoresi非感光区域siliconsubstrate感光区域oxidephotoresist非感光区域siliconsubstrate感光区域oxidShadowonphotoresistsiliconsubstrateoxidephotoresistphotoresist显影Shadowonphotoresistsiliconssiliconsubstrateoxideoxidesiliconsubstratephotoresist腐蚀siliconsubstrateoxideoxidesilsiliconsubstrateoxideoxidesiliconsubstratefieldoxide去胶siliconsubstrateoxideoxidesilsiliconsubstrateoxideoxidegateoxidethinoxidelayersiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegateoxidethinoxidelayerpolysiliconsiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegategateultra-thingateoxidepolysilicongatesiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegategatephotoresistScanningdirectionofionbeamimplantedionsinactiveregionoftransistorsImplantedionsinphotoresisttoberemovedduringresiststrip.sourcedrainionbeamsiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegategatesourcedraindopedsiliconsiliconsubstrateoxideoxidegat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3.用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅4.以多晶硅栅极图形为掩膜板，刻蚀氧化膜5.离子注入自对准工艺1.在有源区上覆盖一层薄氧化层2.淀积多晶硅3.用siliconsubstratesourcedraingatesiliconsubstratesourcedraingasiliconsubstrategatecontactholesdrainsourcesiliconsubstrategatecontacthsiliconsubstrategatecontactholesdrainsourcesiliconsubstrategatecontacth完整的简单MOS晶体管结构siliconsubstratesourcedraingateoxideoxidetopnitridemetalconnectiontosourcemetalconnectiontogatemetalconnectiontodrainpolysilicongatedopedsiliconfieldoxidegateoxide完整的简单MOS晶体管结构siliconsubstrateCMOSFETP型sisubn+gateoxiden+gateoxideoxidep+p+n阱CMOSFETP型sisubn+gateoxiden+主要的CMOS工艺VDDP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+-Si主要的CMOS工艺VDDP阱工艺N阱工艺双阱工艺P-P+P+掩膜1：N阱光刻N-wellN-wellP+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜1：N阱光刻N-wellN-wellP+P+初始氧化初始氧化具体步骤如下：1．生长二氧化硅（湿法氧化）：Si(固体)+2H2OSiO2（固体）+2H2具体步骤如下：Si(固体)+2H2OSiO2（固体）氧化氧化光刻1，刻N阱光刻1，刻N阱2．N阱光刻：涂胶腌膜对准曝光光源显影2．N阱光刻：涂胶腌膜对准曝光光源显影MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件刻蚀（等离子体刻蚀）去胶刻蚀（等离子体刻蚀）去胶P掺杂（离子注入）P-去除氧化膜N-well3．N阱掺杂：P掺杂（离子注入）P-去除氧化膜N-well3．N阱掺杂：MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件离子源高压电源电流积分器离子束离子源高压电流离子束N阱形成N阱N阱形成N阱掩膜2：光刻有源区有源区：nMOS、PMOS

晶体管形成的区域N-wellN-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P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜2：光刻有源区有源区：nMOS、PMOSN-wellSi3N4淀积Si3N4缓冲用SiO2P-Si

SUBN阱Si3N4淀积Si3N4缓冲用SiO2P-SiSUBN阱N-well1.淀积氮化硅：氧化膜生长（湿法氧化）N-well氮化膜生长N-well涂胶N-well对版曝光有源区光刻板2.光刻有源区：N-well1.淀积氮化硅：氧化膜生长（湿法氧化）N-we光刻2，刻有源区有源区有源区N阱光刻2，刻有源区有源区有源区N阱N-well显影N-well氮化硅刻蚀去胶N-well显影N-well氮化硅刻蚀去胶3.场区氧化：N-well场区氧化（湿法氧化）N-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO23.场区氧化：N-well场区氧化（湿法氧化）N-well场氧1N阱场氧1N阱掩膜3：光刻多晶硅N-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO2P-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P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜3：光刻多晶硅N-well去除氮化硅薄膜及有源区Si栅氧化，开启电压调整栅氧化层N阱栅氧化，开启电压调整栅氧化层N阱多晶硅淀积多晶硅栅氧化层N阱多晶硅淀积多晶硅栅氧化层N阱N-well生长栅极氧化膜N-well淀积多晶硅N-well涂胶光刻多晶硅光刻板N-well多晶硅刻蚀N-well生长栅极氧化膜N-well淀积多晶硅N-well掩膜4

：P+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N-wellN-wellN+N+P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜4：P+区光刻1、N+区光刻N-wellN-P-wellP+N-wellN+N+P离子注入去胶P-wellP+N-wellN+N+P离子注入去胶光刻4，刻NMOS管硅栅，

磷离子注入形成NMOS管N阱NMOS管硅栅用光刻胶做掩蔽光刻4，刻NMOS管硅栅，

磷离子注入形成NMOS管N阱NM掩膜5

：P+区光刻

1、P+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N-wellN-wellP+P+P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiNN+N+P-sub掩膜5：P+区光刻1、P+区光刻N-wellN-P+磷离子注入去胶N-wellN+N+N-wellN+N+P+P+P-subP-subP+磷离子注入去胶N-wellN+N+N-wellN+N+P光刻5，刻PMOS管硅栅，

硼离子注入及推进，形成PMOS管N阱PMOS管硅栅用光刻胶做掩蔽光刻5，刻PMOS管硅栅，

硼离子注入及推进，形成PMOS管掩膜6

：光刻接触孔1、淀积PSG.2、光刻接触孔3、刻蚀接触孔P-wellP-wellP+P+N+N+磷硅玻璃（PSG)P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜6：光刻接触孔1、淀积PSG.P-wellP-wel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+去胶掩膜6：光刻接触孔P-wellP+P+N+N+淀积PSG磷硅玻璃淀积N阱磷硅玻璃磷硅玻璃淀积N阱磷硅玻璃光刻6，刻孔、磷硅玻璃淀积回流（图中有误，没刻出孔)N阱光刻6，刻孔、磷硅玻璃淀积回流（图中有误，没刻出孔)N阱掩膜7

：光刻铝线1、淀积铝.2、光刻铝3、去胶P-wellP-wellP+P+N+N+掩膜7：光刻铝线1、淀积铝.P-wellP-wellP+P-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P-wellP+P+N+N+铝线PSG场氧栅极氧化膜P+区P蒸铝、光刻7，刻铝、

光刻8，刻钝化孔

（图中展示的是刻铝后的图形）N阱P-SUB磷硅玻璃PMOS管硅栅NMOS管硅栅蒸铝、光刻7，刻铝、

光刻8，刻钝化孔

（图中展示的是刻铝后MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件Example:Intel0.25micronProcess5metallayersTi/Al-Cu/Ti/TiNPolysilicondielectricExample:Intel0.25micronProInterconnectImpactonChipInterconnectImpactonChip掩膜8

：刻钝化孔CircuitPADCHIP掩膜8：刻钝化孔CircuitPADCHIP2022/12/172MOS晶体管的结构特点上节课内容要点器件结构:如何实现:工艺步骤gatecontactholesdrainsourcesiliconsubstrate与双极工艺的不同:器件隔离方式不同工作机理不同在工艺实现过程中有栅氧化膜除了金属连线外，还有多晶硅栅极连线2022/11/3072MOS晶体管的结构特点上节课内容要点2022/12/1MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何在硅片上集成？本章设问：器件结构如何实现（步骤）实现过程（步骤）与NMOS（orPMOS）工艺的实现有什么不同？寄生效应？CMOS集成电路有哪些寄生效应？寄生效应对器件性能的影响？如何减小寄生效应的影响？CMOS晶体管如何在硅片上集成？实现过程（步骤）需要用到哪些方法？与单器件的实现有什么不同？与双极工艺有什么不同？2022/11/30MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何2022/12/174CMOS晶体管如何在硅片上集成上节课内容要点P-wellP-wellP+P+N+N+电位？P-wellP+P+N+N+N+P+n-Sub存在的寄生效应？与NMOS和PMOS单管工艺有什么不同？引入阱的概念2022/11/3074CMOS晶体管如何在硅片上集成上节课2022/12/175P-wellP-wellP+P+N+N+电位？上节课内容要点P-wellP+P+N+N+N+P+n-Sub存在的寄生效应？2022/11/3075P-wellP-wellP+P+N+2022/12/176本节课内容CMOS集成电路的有源寄生效应

集成电路中的互连线2022/11/3076本节课内容CMOS集成电路的有2022/12/177§3.4.1场区寄生MOSFETn+psubstraten+Ln+psubstraten+L措施：1.加厚场氧化层的厚度

2.增加场区注入工序提高寄生MOS管的阈值电压2022/11/3077§3.4.1场区寄生MOSFETn2022/12/178n+psubstraten+Ln+psubstraten+L防止措施：1.增大寄生晶体管“基区宽度”

2.P型衬底接地或负电位§3.4.2寄生双极晶体管2022/11/3078n+psubstraten+Ln+2022/12/179P-wellP+P+N+N+VoutVdd(5V)N+P+Vss(0V)RSRWP阱RSRWVddVssN衬底消除措施：

1.减小RS,RW（增加接触孔数量，加粗电源、地线,双阱工艺）

2.降低寄生三极管电流放大倍数N§3.4.3CMOS集成电路中的闩所效应2022/11/3079P-wellP+P+N+N+Vout2022/12/180双阱CMOS工艺P阱RSRWVddVssN衬底2022/11/3080双阱CMOS工艺P阱RSRWVddV2022/12/181鸟嘴效应侵蚀有源区2022/11/3081鸟嘴效应侵蚀有源区2022/12/182深亚微米CMOS晶体管结构先进行浅沟槽隔离（STI）工艺，之后采用离子注入方法分别形成n阱和p阱，然后生长栅氧化层和多晶硅，进行多晶硅光刻，接着分别进行nMOS和pMOS的源漏扩展区注入；若器件采用halo结构，则之后采用与源漏扩展区注入相反的掺杂类型进行大角度的注入，形成halo结构，然后形成侧墙

，作为下一步源漏重掺杂区域注入的掩蔽层；进行完源漏重掺杂区域注入后则进行硅化工艺，形成硅化物。2022/11/3082深亚微米CMOS晶体管结构先进行浅沟2022/12/1832022/11/30832022/12/184技术展望：SOI技术（1)无“闩锁效应”（2）结构简单，工艺简单，集成密度高。（3）寄生电容小，工作速度快。（4）功耗低。（5）抗辐照性能好。2022/11/3084技术展望：SOI技术（1)无“闩锁2022/12/185第3章MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应2022/11/3085第3章2022/12/1MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何在硅片上集成？本章设问：器件结构如何实现（步骤）实现过程（步骤）与NMOS（orPMOS）工艺的实现有什么不同？寄生效应？CMOS集成电路有哪些寄生效应？寄生效应对器件性能的影响？如何减小寄生效应的影响？CMOS晶体管如何在硅片上集成？实现过程（步骤）需要用到哪些方法？与单器件的实现有什么不同？与双极工艺有什么不同？2022/11/30MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何本节课内容

MOS集成电路的工艺

P阱CMOS工艺

BiCMOS集成电路的工艺

N阱CMOS工艺双阱CMOS工艺本节课内容MOS集成电路的工艺P阱CMOS工艺双阱标准CMOS工艺P+p-epipwellnwellp+n+gateoxideAl(Cu)tungstenSiO2SiO2TiSi2fieldoxide增加器件密度防止寄生晶体管效应（闩锁效应）双阱标准CMOS工艺P+p-epipwellnwellpp-epiP阱n+STITiSi2STI深亚微米CMOS晶体管结构STISTISTIN阱n-n+n-p+p-p+p-源/漏扩展区浅槽隔离侧墙多晶硅硅化物p-epiP阱n+STITiSi2STI深亚微米CMOS晶体功耗驱动能力CMOS双极型Bi-CMOSBiCMOS集成电路工艺功耗驱动能力CMOS双极型Bi-CMOSBiCMOS集成电路BiCMOS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。BiCMOS工艺分类以CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺以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管的使用以P阱CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺NPN晶体管电流增以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以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS工艺NPN具有较薄的基

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56倍；使CMOS器件的抗闩锁性能大大提高以N阱CMOS工艺为基础的改进BiCMOS工艺使N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、包装三、后部封装（在另外厂房）金丝劈加热压焊金丝劈加热压焊三、后部封装（在另外厂房）三、后部封装（在另外厂房）MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件半导体集成电路半导体上节课内容要点两结三层双极晶体管的EM模型三结四层双极晶体管的EM模型上节课内容要点两结三层双极晶体管的EM模型C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)双极晶体管的四种工作状态VBCVBE饱和区反向工作区截止区正向工作区pnp截止Pnp正向放大基本要求C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)双极晶体2022/12/1ECBS2022/11/30ECBS2022/12/1基本知识点双极晶体管的结构特点集成双极晶体管的结构隐埋层的作用电隔离的概念寄生晶体管2022/11/30基本知识点双极晶体管的结构特点2022/12/1104第3章MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应2022/11/306第3章2022/12/1MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何在硅片上集成？本章设问：器件结构如何实现（步骤）实现过程（步骤）与NMOS（orPMOS）工艺的实现有什么不同？寄生效应？CMOS集成电路有哪些寄生效应？寄生效应对器件性能的影响？如何减小寄生效应的影响？CMOS晶体管如何在硅片上集成？实现过程（步骤）需要用到哪些方法？与单器件的实现有什么不同？与双极工艺有什么不同？2022/11/30MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何本节课内容

MOS集成电路的工艺

P阱CMOS工艺

BiCMOS集成电路的工艺

N阱CMOS工艺双阱CMOS工艺本节课内容MOS集成电路的工艺P阱CMOS工艺源极(S)漏极(D)栅极(G)MOSFET的基本结构绝缘层（SiO2）漏极n+n+P型硅基板栅极（金属）源极绝缘层（SiO2）漏极p+p+N型硅基板栅极（金属）源极源极(S)漏极(D)栅极(G)NMOSPMOS源极(S)漏极(D)栅极(G)MOSFET的基本结构绝缘层（MOS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n+n+P-SiMOSFET的基本工作原理源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+-----反型层MOS晶体管的动作MOS晶体管实质上是一种使n+n+P-siliconsubstratesourcedraingateoxideoxidetopnitridemetalconnectiontosourcemetalconnectiontogatemetalconnectiontodrainpolysilicongatedopedsiliconfieldoxidegateoxideMOS晶体管的立体结构siliconsubstratesourcedrainga在硅衬底上制作MOS晶体管siliconsubstrate在硅衬底上制作MOS晶体管siliconsubstratesiliconsubstrateoxidefieldoxidesiliconsubstrateoxidefieldoxsiliconsubstrateoxidephotoresistsiliconsubstrateoxidephotoresShadowonphotoresistphotoresistExposedareaofphotoresistChromeplatedglassmaskUltravioletLightsiliconsubstrateoxideShadowonphotoresistphotoresi非感光区域siliconsubstrate感光区域oxidephotoresist非感光区域siliconsubstrate感光区域oxidShadowonphotoresistsiliconsubstrateoxidephotoresistphotoresist显影Shadowonphotoresistsiliconssiliconsubstrateoxideoxidesiliconsubstratephotoresist腐蚀siliconsubstrateoxideoxidesilsiliconsubstrateoxideoxidesiliconsubstratefieldoxide去胶siliconsubstrateoxideoxidesilsiliconsubstrateoxideoxidegateoxidethinoxidelayersiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegateoxidethinoxidelayerpolysiliconsiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegategateultra-thingateoxidepolysilicongatesiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegategatephotoresistScanningdirectionofionbeamimplantedionsinactiveregionoftransistorsImplantedionsinphotoresisttoberemovedduringresiststrip.sourcedrainionbeamsiliconsubstrateoxideoxidegatsiliconsubstrateoxideoxidegategatesourcedraindopedsiliconsiliconsubstrateoxideoxidegat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3.用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅4.以多晶硅栅极图形为掩膜板，刻蚀氧化膜5.离子注入自对准工艺1.在有源区上覆盖一层薄氧化层2.淀积多晶硅3.用siliconsubstratesourcedraingatesiliconsubstratesourcedraingasiliconsubstrategatecontactholesdrainsourcesiliconsubstrategatecontacthsiliconsubstrategatecontactholesdrainsourcesiliconsubstrategatecontacth完整的简单MOS晶体管结构siliconsubstratesourcedraingateoxideoxidetopnitridemetalconnectiontosourcemetalconnectiontogatemetalconnectiontodrainpolysilicongatedopedsiliconfieldoxidegateoxide完整的简单MOS晶体管结构siliconsubstrateCMOSFETP型sisubn+gateoxiden+gateoxideoxidep+p+n阱CMOSFETP型sisubn+gateoxiden+主要的CMOS工艺VDDP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+-Si主要的CMOS工艺VDDP阱工艺N阱工艺双阱工艺P-P+P+掩膜1：N阱光刻N-wellN-wellP+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜1：N阱光刻N-wellN-wellP+P+初始氧化初始氧化具体步骤如下：1．生长二氧化硅（湿法氧化）：Si(固体)+2H2OSiO2（固体）+2H2具体步骤如下：Si(固体)+2H2OSiO2（固体）氧化氧化光刻1，刻N阱光刻1，刻N阱2．N阱光刻：涂胶腌膜对准曝光光源显影2．N阱光刻：涂胶腌膜对准曝光光源显影MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件刻蚀（等离子体刻蚀）去胶刻蚀（等离子体刻蚀）去胶P掺杂（离子注入）P-去除氧化膜N-well3．N阱掺杂：P掺杂（离子注入）P-去除氧化膜N-well3．N阱掺杂：MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件离子源高压电源电流积分器离子束离子源高压电流离子束N阱形成N阱N阱形成N阱掩膜2：光刻有源区有源区：nMOS、PMOS

晶体管形成的区域N-wellN-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P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜2：光刻有源区有源区：nMOS、PMOSN-wellSi3N4淀积Si3N4缓冲用SiO2P-Si

SUBN阱Si3N4淀积Si3N4缓冲用SiO2P-SiSUBN阱N-well1.淀积氮化硅：氧化膜生长（湿法氧化）N-well氮化膜生长N-well涂胶N-well对版曝光有源区光刻板2.光刻有源区：N-well1.淀积氮化硅：氧化膜生长（湿法氧化）N-we光刻2，刻有源区有源区有源区N阱光刻2，刻有源区有源区有源区N阱N-well显影N-well氮化硅刻蚀去胶N-well显影N-well氮化硅刻蚀去胶3.场区氧化：N-well场区氧化（湿法氧化）N-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO23.场区氧化：N-well场区氧化（湿法氧化）N-well场氧1N阱场氧1N阱掩膜3：光刻多晶硅N-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO2P-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P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜3：光刻多晶硅N-well去除氮化硅薄膜及有源区Si栅氧化，开启电压调整栅氧化层N阱栅氧化，开启电压调整栅氧化层N阱多晶硅淀积多晶硅栅氧化层N阱多晶硅淀积多晶硅栅氧化层N阱N-well生长栅极氧化膜N-well淀积多晶硅N-well涂胶光刻多晶硅光刻板N-well多晶硅刻蚀N-well生长栅极氧化膜N-well淀积多晶硅N-well掩膜4

：P+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N-wellN-wellN+N+P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜4：P+区光刻1、N+区光刻N-wellN-P-wellP+N-wellN+N+P离子注入去胶P-wellP+N-wellN+N+P离子注入去胶光刻4，刻NMOS管硅栅，

磷离子注入形成NMOS管N阱NMOS管硅栅用光刻胶做掩蔽光刻4，刻NMOS管硅栅，

磷离子注入形成NMOS管N阱NM掩膜5

：P+区光刻

1、P+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N-wellN-wellP+P+P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiNN+N+P-sub掩膜5：P+区光刻1、P+区光刻N-wellN-P+磷离子注入去胶N-wellN+N+N-wellN+N+P+P+P-subP-subP+磷离子注入去胶N-wellN+N+N-wellN+N+P光刻5，刻PMOS管硅栅，

硼离子注入及推进，形成PMOS管N阱PMOS管硅栅用光刻胶做掩蔽光刻5，刻PMOS管硅栅，

硼离子注入及推进，形成PMOS管掩膜6

：光刻接触孔1、淀积PSG.2、光刻接触孔3、刻蚀接触孔P-wellP-wellP+P+N+N+磷硅玻璃（PSG)P+

P+

N+

N+

P+

N+P-SiN掩膜6：光刻接触孔1、淀积PSG.P-wellP-wel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+去胶掩膜6：光刻接触孔P-wellP+P+N+N+淀积PSG磷硅玻璃淀积N阱磷硅玻璃磷硅玻璃淀积N阱磷硅玻璃光刻6，刻孔、磷硅玻璃淀积回流（图中有误，没刻出孔)N阱光刻6，刻孔、磷硅玻璃淀积回流（图中有误，没刻出孔)N阱掩膜7

：光刻铝线1、淀积铝.2、光刻铝3、去胶P-wellP-wellP+P+N+N+掩膜7：光刻铝线1、淀积铝.P-wellP-wellP+P-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P-wellP+P+N+N+铝线PSG场氧栅极氧化膜P+区P蒸铝、光刻7，刻铝、

光刻8，刻钝化孔

（图中展示的是刻铝后的图形）N阱P-SUB磷硅玻璃PMOS管硅栅NMOS管硅栅蒸铝、光刻7，刻铝、

光刻8，刻钝化孔

（图中展示的是刻铝后MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件Example:Intel0.25micronProcess5metallayersTi/Al-Cu/Ti/TiNPolysilicondielectricExample:Intel0.25micronProInterconnectImpactonChipInterconnectImpactonChip掩膜8

：刻钝化孔CircuitPADCHIP掩膜8：刻钝化孔CircuitPADCHIP2022/12/1170MOS晶体管的结构特点上节课内容要点器件结构:如何实现:工艺步骤gatecontactholesdrainsourcesiliconsubstrate与双极工艺的不同:器件隔离方式不同工作机理不同在工艺实现过程中有栅氧化膜除了金属连线外，还有多晶硅栅极连线2022/11/3072MOS晶体管的结构特点上节课内容要点2022/12/1MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何在硅片上集成？本章设问：器件结构如何实现（步骤）实现过程（步骤）与NMOS（orPMOS）工艺的实现有什么不同？寄生效应？CMOS集成电路有哪些寄生效应？寄生效应对器件性能的影响？如何减小寄生效应的影响？CMOS晶体管如何在硅片上集成？实现过程（步骤）需要用到哪些方法？与单器件的实现有什么不同？与双极工艺有什么不同？2022/11/30MOS晶体管的结构特点？MOS晶体管如何2022/12/1172CMOS晶体管如何在硅片上集成上节课内容要点P-wellP-wellP+P+N+N+电位？P-wellP+P+N+N+N+P+n-Sub存在的寄生效应？与NMOS和PMOS单管工艺有什么不同？引入阱的概念2022/11/3074CMOS晶体管如何在硅片上集成上节课2022/12/1173P-wellP-wellP+P+N+N+电位？上节课内容要点P-wellP+P+N+N+N+P+n-Sub存在的寄生效应？2022/11/3075P-wellP-wellP+P+N+2022/12/1174本节课内容CMOS集成电路的有源寄生效应

集成电路中的互连线2022/11/3076本节课内容CMOS集成电路的有2022/12/1175§3.4.1场区寄生MOSFETn+psubstraten+Ln+psubstraten+L措施：1.加厚场氧化层的厚度

2.增加场区注入工序提高寄生MOS管的阈值电压2022/11/3077§3.4.1场区寄生MOSFETn2022/12/1176n+psubstraten+Ln+psubstraten+L防止措施：1.增大寄生晶体管“基区宽度”

2.P型衬底接地或负电位§3.4.2寄生双极晶体管2022/11/3078n+psubstraten+Ln+2022/12/1177P-wellP+P+N+N+VoutVdd(5V)N+P+Vss(0V)RSRWP阱RSRWVddVssN衬底消除措施：

1.减小RS,RW（增加接触孔数量，加粗电源、地线,双阱工艺）

2.降低寄生三极管电流放大倍数N§3.4.3CMOS集成电路