第10章 工艺集成1

微电子工艺

第10章

工艺集成

第一章引言第二章晶体生长第三章工艺中的气体、化试、水、环境和硅片的清洗第四章硅的氧化第五章光刻第六章刻蚀第七章扩散第八章离子注入第九章薄膜淀积第十章工艺集成双极型集成电路制造工艺流程集成电路制造基本工艺流程双极型电路

典型PN结隔离工艺主要流程

1.衬底（P-sub）的选择

什么是衬底？衬底是如何制备的呢？

籽晶熔融多晶硅热屏蔽水套单晶硅石英坩锅碳加热部件

单晶拉伸与旋转机械直拉单晶炉2.埋层（N+-BL）制作

什么是埋层？埋层的作用是什么？埋层杂质的的选择？

埋层是如何制作的？埋层光刻掩膜版图和埋层扩散后的芯片剖面图3.外延

外延是如何形成的？对外延的厚度要求如何？

外延层生长后的芯片剖面图气相外延示意图掺杂剂(AsH3or

BH3)H2SiH2Cl2RF感应加热线圈感应基座硅片真空泵4.形成隔离墙（P+）

什么是隔离墙？隔离墙的作用是什么？

隔离墙是如何制作的？

隔离光刻掩膜版图形和隔离墙形成后的芯片剖面图5.基区扩散（又称硼扩散）什么是基区扩散？基区是如何形成的？

基区光刻掩膜版图形和基区形成后的芯片剖面图6.发射区扩散（又称N+磷扩散）什么是发射区扩散？发射区是如何形成的？

发射区光刻掩膜版图形和基区形成后的芯片剖面图7.形成引线孔引线孔的作用是什么？引线孔是如何形成的？

引线孔光刻掩膜版图形和引线孔形成后的芯片剖面图8.形成金属连线

金属连线的作用？金属连线是如何形成的？

金属连线光刻掩膜版图形和金属连线形成后的芯片剖面图9.形成压焊窗口什么是压焊窗口？压焊窗口的作用是什么？

Intel4004Micro-Processor从芯片压焊窗口到引线框架的引线键合压模混合物引线框架压点芯片键合管脚尖电路图及版图的对应单元电路的版图及剖面图CMOS集成电路制造工艺流程什么是CMOS集成电路？CMOS集成电路与双极型集成电路各自的特点？

典型N阱CMOS工艺主要流程

场区光刻衬底准备生长SiO2N阱光刻、注入、推进生长SiO2和Si3N4N管场区光刻、注入阈值电压调整区光刻、注入清洁有源区表面、长栅氧场区氧化(局部氧化)多晶淀积、掺杂、光刻N管LDD光刻、注入P+有源区光刻、注入

单层多晶双层金属N阱CMOS工艺的主要流程P管LDD光刻、注入N+有源区光刻、注入BPSG淀积接触孔光刻N+接触孔光刻、注入淀积金属1、反刻淀积绝缘介质通孔光刻淀积金属2、反刻淀积钝化层、光刻侧墙氧化物淀积、侧墙腐蚀1.衬底制备2.外延

P-type(111)P-type(100)N-type(111)N-type(100)3.形成N阱阱的作用是什么？阱是如何形成的？

N阱光刻版图形和N阱形成后的芯片剖面图epi4.生长SiO2和Si3N4

epi5.场区注入和场区氧化

场氧化的作用？为什么要进行场区注入？

场区光刻版图形及场区氧化后的芯片剖面图epiepi6.阈值电压调整注入什么是阈值电压？阈值电压调整的作用？7.清洁有源区表面、长栅氧

epi8.多晶硅栅的形成

多晶硅掩膜版图形及光刻后的芯片剖面图epi9.LDD（lightlydopeddrain）注入

有LDD注入的MOS管剖面图10.侧墙的形成侧墙的形成形成源漏区11.P+（active）注入Pplus掩膜版图形及P+有源区注入后的芯片剖面图epi12.N+（active）注入Nplus掩膜版图形及N+有源区注入后的芯片剖面图epi13.形成接触孔

接触孔掩膜版图形及接触孔扩散后的芯片剖面图epi14.形成金属1连线

金属1掩膜版图形及金属1反刻后的芯片剖面图epi15.形成通孔

通孔掩膜版图形及通孔制作后的芯片剖面图epi16.形成金属2连线

金属2掩膜版图形及金属2反刻后的芯片剖面图epi电路图及版图的对应

单元电路的版图CMOS电路中的闩锁效应

集成电路中的元件NPN晶体管及其寄生效应1.NPN晶体管的结构及其有源寄生PNP晶体管1.横向PNP晶体管2.衬底PNP晶体管

大电流衬底PNP管

衬底PNP管版图及剖面结构图CMOS工艺中的衬底PNP管

集成电路中的二极管1.一般集成二极管

BC短接的二极管BE短接的二极管2.隐埋齐纳二极管隐埋齐纳二极管版图及剖面结构

集成电路中的电阻器1.双极型基本工艺形成的电阻器

基区扩散电阻结构a)外延层中发射区扩散电阻b)硼扩散中发射区扩散电阻

发射区扩散电阻结构

基区沟道电阻结构

外延层体电阻结构2.CMOS基本工艺形成的电阻器

多晶硅电阻和有源区电阻结构N阱电阻结构MOS管沟道电阻结构3.离子注入形成的电阻器

a)双极型PN结隔离工艺b)N阱CMOS工艺双极工艺和CMOS工艺中的P—型高阻离子注入电阻结构4.电阻阻值与常用图形

几种常用电阻图形3.MOS结构电容

MOS电容物理结构MOS电容结构：上极板：多晶硅栅（或者金属栅）中间介质层：SiO2介质层下极板：P型半导体衬底（或者N型衬底）集成电路电容器结构衬底氧化层介质金属接触衬底介质材料(氧化层)第二层掺杂多晶硅金属到第一层多晶的接触第一层掺杂多晶层衬底金属到扩散区的接触掺杂的多晶层p-