《集成电路特定工艺》PPT课件

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1、《集成电路设计基础》山东大学信息学院刘志军上次课内容第3章集成电路工艺简介3.1引言3.2外延生长工艺3.3掩模的制版工艺3.4光刻工艺3.5掺杂工艺3.6绝缘层形成工艺3.7金属层形成工艺10/3/20212《集成电路设计基础》本次课内容第4章集成电路特定工艺4.1引言4.2双极型集成电路的基本制造工艺4.3MESFET工艺与HEMT工艺4.4CMOS集成电路的基本制造工艺4.5BiCMOS集成电路的基本制造工艺10/3/20213《集成电路设计基础》所谓特定工艺，常常是指以一种材料为衬底、一种或几种类型的晶体管为主要的有源器件；辅以一定类型的无源器件；以特定的简单电路为基本单

2、元；形成应用于一个或多个领域中各种电路和系统的工艺。4.1引言10/3/20214《集成电路设计基础》特定工艺这些特定工艺包括：硅基的双极型工艺、CMOS、BiCMOS、锗硅HBT工艺和BiCMOS工艺，SOI材料的CMOS工艺，GaAs基/InP基的MESFET工艺、HEMT工艺和HBT工艺等。目前应用最广泛的特定工艺是CMOS工艺。在CMOS工艺中，又可细分为DRAM工艺、逻辑工艺、模拟数字混合集成工艺，RFIC工艺等。10/3/20215《集成电路设计基础》4.2双极型集成电路的基本制造工艺在双极型集成电路的基本制造工艺中，要不断地进行光刻、扩散、氧化的工作。典型的PN结隔

3、离的掺金TTL电路工艺流程图如下图所示。10/3/20216《集成电路设计基础》典型PN结隔离掺金TTL电路工艺流程图10/3/20217《集成电路设计基础》双极型集成电路基本制造工艺步骤（1）衬底选择对于典型的PN结隔离双极集成电路，衬底一般选用P型硅。芯片剖面如图。10/3/20218《集成电路设计基础》双极型集成电路基本制造工艺步骤（2）第一次光刻——N+隐埋层扩散孔光刻一般来讲，由于双极型集成电路中各元器件均从上表面实现互连，所以为了减少寄生的集电极串联电阻效应，在制作元器件的外延层和衬底之间需要作N+隐埋层。10/3/20219《集成电路设计基础》第一次光刻——N+隐埋

4、层扩散孔光刻从上表面引出第一次光刻的掩模版图形及隐埋层扩散后的芯片剖面见图。10/3/202110《集成电路设计基础》双极型集成电路基本制造工艺步骤（3）外延层淀积外延层淀积时应该考虑的设计参数主要有：外延层电阻率ρepi和外延层厚度Tepi。外延层淀积后的芯片剖面如图。10/3/202111《集成电路设计基础》双极型集成电路基本制造工艺步骤（4）第二次光刻——P+隔离扩散孔光刻隔离扩散的目的是在硅衬底上形成许多孤立的外延层岛，以实现各元件间的电隔离。目前最常用的隔离方法是反偏PN结隔离。一般P型衬底接最负电位，以使隔离结处于反偏，达到各岛间电隔离的目的。10/3/202112《

5、集成电路设计基础》第二次光刻——P+隔离扩散孔光刻隔离扩散孔的掩模版图形及隔离扩散后的芯片剖面图如图所示。10/3/202113《集成电路设计基础》双极型集成电路的基本制造工艺步骤（5）第三次光刻——P型基区扩散孔光刻基区扩散孔的掩模版图形及基区扩散后的芯片剖面图如图所示。10/3/202114《集成电路设计基础》双极型集成电路的基本制造工艺步骤（6）第四次光刻——N+发射区扩散孔光刻此次光刻还包括集电极、N型电阻的接触孔和外延层的反偏孔。10/3/202115《集成电路设计基础》第四次光刻——N+发射区扩散孔光刻N+发射区扩散孔的掩模图形及N+发射区扩散后的芯片剖面图如图所示。

6、10/3/202116《集成电路设计基础》双极型集成电路的基本制造工艺步骤（7）第五次光刻——引线接触孔光刻此次光刻的掩模版图形如图所示。10/3/202117《集成电路设计基础》双极型集成电路的基本制造工艺步骤（8）第六次光刻——金属化内连线光刻反刻铝形成金属化内连线后的芯片复合图及剖面图如图。10/3/202118《集成电路设计基础》4.3MESFET工艺与HEMT工艺MESFET是第一代GaAs晶体管类型和工艺标识，是GaAs单片集成电路技术的基础，现在是GaAsVLSI的主导工艺。HEMT工艺是最先进的GaAs集成电路工艺。MESFET和HEMT两者的工作原理和工艺制造基

7、础基本相同。10/3/202119《集成电路设计基础》MESFET工艺下图将示出GaAsMESFET的基本结构。在半绝缘(Semi-isolating，s.i.)GaAs衬底上的N型GaAs薄层为有源层。这一层可以采用液相外延(LPE)、汽相外延(VPE)或分子束外延(MBE)三种外延方法沉积形成，也可以通过离子注入形成。10/3/202120《集成电路设计基础》MESFET工艺10/3/202121《集成电路设计基础》MESFET工艺（1）有源层上面两侧的金属层通常是金锗合金,