半导体集成电路-集成电路的基本制造工艺

半导体集成电路上节课内容要点双极集成电路的基本工艺双极集成电路中元件结构2023/1/5pn+n-epin+P-Sin+-BLCBESP+P+双极集成电路的基本工艺2023/1/5P-SiTepiCBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BLTepiAA’TBL-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2023/1/5ECB相关知识点隐埋层的作用、电隔离的概念、寄生晶体管本节课内容

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2023/1/5MOS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型硅基板栅极（金属）绝缘层（SiO2）半导体基板漏极源极N沟MOS晶体管的基本结构源极(S)漏极(D)栅极(G)MOSFET的基本结构2023/1/5siliconsubstratesourcedraingateoxideoxidetopnitridemetalconnectiontosourcemetalconnectiontogatemetalconnectiontodrainpolysilicongatedopedsiliconfieldoxidegateoxideMOS晶体管的立体结构2023/1/5在硅衬底上制作MOS晶体管siliconsubstrate2022/12/29siliconsubstrateoxidefieldoxide2022/12/29siliconsubstrateoxidephotoresist2022/12/29ShadowonphotoresistphotoresistExposedareaofphotoresistChromeplatedglassmaskUltravioletLightsiliconsubstrateoxide2022/12/29非感光区域siliconsubstrate感光区域oxidephotoresist2022/12/29Shadowonphotoresistsiliconsubstrateoxidephotoresistphotoresist显影2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidesiliconsubstratephotoresist腐蚀2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidesiliconsubstratefieldoxide去胶2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidegateoxidethinoxidelayer2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidepolysilicongateoxide2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidegategateultra-thingateoxidepolysilicongate2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidegategatephotoresistScanningdirectionofionbeamimplantedionsinactiveregionoftransistorsImplantedionsinphotoresisttoberemovedduringresiststrip.sourcedrainionbeam2022/12/29siliconsubstrateoxideoxidegategatesourcedraindopedsilicon2022/12/29自对准工艺艺在有源区上上覆盖一层层薄氧化层层淀积多晶硅硅，用多晶晶硅栅极版版图刻蚀多多晶硅以多晶硅栅栅极图形为为掩膜板，，刻蚀氧化化膜离子注入2022/12/29siliconsubstratesourcedraingate2022/12/29siliconsubstrategatecontactholesdrainsource2022/12/29siliconsubstrategatecontactholesdrainsource2022/12/29完整的简单单MOS晶体管结构构siliconsubstratesourcedraingateoxideoxidetopnitridemetalconnectiontosourcemetalconnectiontogatemetalconnectiontodrainpolysilicongatedopedsiliconfieldoxidegateoxide2022/12/29CMOSFETP型sisubn+gateoxiden+gateoxideoxidep+p+2022/12/29主要的的CMOS工艺VDDP阱工艺艺N阱工艺艺双阱工工艺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+-Si2022/12/29掩膜1：P阱光刻刻P-wellP-well

N+

N+

P+

P+

N+

P+N-SiP2022/12/29具体步步骤如如下：：1．生长长二氧氧化硅硅（湿湿法氧氧化））：Si(固体)+2H2OSiO2（固体体）+2H22022/12/29氧化化2022/12/292．P阱光刻刻：涂胶腌膜对对准曝光光源显影2022/12/292022/12/29硼掺掺杂杂（（离离子子注注入入））刻蚀蚀（（等等离离子子体体刻刻蚀蚀））去胶胶P+去除除氧氧化化膜膜P-well3．P阱掺掺杂杂：：2022/12/292022/12/29离子源高压电源电流积分器离子束2022/12/29掩膜膜2：光光刻刻有有源源区区有源源区区：nMOS、PMOS晶体体管管形形成成的的区区域域P+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP-well淀积氮氮化硅硅光刻有有源区区场区氧氧化去除有有源区区氮化化硅及及二氧氧化硅硅SiO2隔离岛岛2022/12/29有源区区depositednitridelayer有源区区光刻刻板N型p型MOS制作区区域(漏-栅-源)2022/12/29P-well1.淀积氮氮化硅硅：氧化膜膜生长长（湿湿法氧氧化））P-well氮化膜生长P-well涂胶P-well对版曝光有源区区光刻刻板2.光刻有有源区区：2022/12/29P-well显影P-well氮化硅硅刻蚀蚀去胶胶3.场区氧氧化：：P-well场区氧氧化（（湿法法氧化化）P-well去除氮化硅薄膜及有源区SiO22022/12/29掩膜3：光光刻刻多晶晶硅P-well去除氮氮化硅硅薄膜膜及有有源区区SiO2P-wellP+N+N+P+N-SiP-well栅极氧氧化膜膜多晶硅硅栅极极生长栅栅极氧氧化膜膜淀积多多晶硅硅光刻多多晶硅硅2022/12/29P-well生长栅栅极氧氧化膜膜P-well淀积多多晶硅硅P-well涂胶光光刻多晶硅硅光刻刻板P-well多晶硅硅刻蚀蚀2022/12/29掩膜4：P+区光刻1、P+区光刻2、离子注入入B+，栅区有多多晶硅做掩掩蔽，称为硅栅自自对准工艺艺。3、去胶P-wellP+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP+P+2022/12/29P-wellP+P-wellP+P+硼离子注入入去胶2022/12/29掩膜5：N+区光刻1、N+区光刻2、离子注入入P+，栅区有多多晶硅做掩掩蔽，称为硅栅自自对准工艺艺。3、去胶P-wellP+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP+P+N+N+2022/12/29P-wellN+P-wellP+P+磷离子注入去胶P+P+N+N+2022/12/29掩膜6：光刻接接触孔1、淀积PSG.2、光刻接接触孔3、刻蚀接接触孔P-wellP+N+N+P+N-SiP-wellP-wellP+P+N+N+磷硅玻璃璃（PSG)2022/12/29掩膜6：光刻接接触孔P-wellP+P+N+N+淀积PSGP-wellP+P+N+N+光刻接触触孔P-wellP+P+N+N+刻蚀接触孔P-wellP+P+N+N+去胶2022/12/292022/12/29掩膜膜7：光光刻刻铝铝线线1、淀淀积积铝铝.2、光光刻刻铝铝3、去去胶胶P-wellP-wellP+P+N+N+2022/12/29P-wellP+P+N+N+铝线PSG场氧氧栅极极氧氧化化膜膜P+区P-wellN-型硅硅极极板板多晶晶硅硅N+区2022/12/29Example:Intel0.25micronProcess5metallayersTi/Al-Cu/Ti/TiNPolysilicondielectric2022/12/29InterconnectImpactonChip2022/12/29掩膜8：刻钝化孔孔CircuitPADCHIP双阱标准CMOS工艺P+p-epipwellnwellp+n+gateoxideAl(Cu)tungstenSiO2SiO2TiSi2fieldoxide增加器件密密度防止寄生晶晶体管效应应（闩锁效效应）p-epiP阱n+STITiSi2STI深亚微米CMOS晶体管结构构STISTISTIN阱n-n+n-p+p-p+p-源/漏扩展展区浅槽隔离侧墙多晶硅硅化化物2022/12/29功耗驱动能力CMOS双极型Bi-CMOSBiCMOS集成电路工工艺2022/12/29BiCMOS工艺分类以CMOS工艺为基础础的BiCMOS工艺以双极工艺艺为基础的的BiCMOS工艺。2022/12/29以P阱CMOS工艺艺为为基基础础的的BiCMOS工艺艺NPN晶体体管管电电流流增增益益小小；；集电电极极的的串串联联电电阻阻很很大大;NPN管C极只只能能接接固固定定电电位位，，从从而而限限制制了了NPN管的的使使用用2022/12/29以N阱CMOS工艺艺为为基基础础的的BiCMOS工艺艺NPN具有有较较薄薄的的基基区区，，提提高高了了其其性性能能；；N阱使使得得NPN管C极与与衬衬底底隔隔开开，，可可根根据据电电路路需需要要接接电电位位集电电极极串串联联电电阻阻还还是是太太大大，，影影响响双双极极器器件件的的驱驱动动能能力力在现现有有N阱CMOS工艺艺上上增增加加一一块块掩掩膜膜板板2022/12/29以N阱CMOS工艺艺为为基基础础的的改改进进BiCMOS工艺艺使NPN管的的集集电电极极串串联联电电阻阻减减小小56倍；使CMOS器件件的的抗抗闩闩锁锁性性能能大大大大提提高高2022/12/29三、后部部封装（（在另另外厂房房）（1）背面减减薄（2）切片（3）粘片（4）压焊：：金丝球球焊（5）切筋（6）整形（7）所封（8）沾锡：：保证管管脚的电电学接触触（9）老化（10）成测（11）打印、、包装2022/12/29金丝劈加热压焊2022/12/29三、后部部封装（（在另另外厂房房）2022/12/292022/12/29作业：1.课本P14，1.2题2.下图是NMOS晶体管的的立体结结构图，，请标标出各区区域名称称及掺杂杂类型，，并画出出这个器器件的版版图（包包括接触触孔和金金属线））。3.名词解释释：MOSNMOSPMOSCMOS场氧、有有源区、、硅栅自自对准工工艺9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。04:40:0304:40:0304:4012/29/20224:40:03AM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2204:40:0304:40Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。04:40:0304:40:0304:40Thursday,December29,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2204:40:0304:40:03December29,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。29十十二月20224:40:03上午午04:40:0312月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月224:40上上午12月-2204:40December29,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/294:40:0304:40:0329December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。4:40:03上上午4:40上上午午04:40:0312月月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。04:40:0304:40:0304:4012/29/20224:40:03AM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2204:40:0304:40Dec-2229-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。04:40:0304:40:0304:40Thursday,December29,202213、不不知知香香积积寺寺，，数数里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2204:40:0304:40:03December29,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。29十十二二月20224:40:03上上午04:40:0312月月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荆荆门门九九派派通通。。。。。十二月224:40上午午12月-2204:40December29,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/294:40:0304:40:0329December202217、空山山新雨雨后，，天气气晚来来秋。。。4:40:03上上午4:40上上午午04:40:0312月月-229、杨杨柳柳散散和和风风，，青青山山澹澹吾吾虑虑。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、阅阅读