集成电路的基本制造工艺

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1、第一章集成电路的基本制造工艺半导体制造工艺分类PMOS型双极型MOS型CMOS型NMOS型BiMOS饱和型非饱和型TTLI2LECL/CML半导体制造工艺分类一双极型IC的基本制造工艺：A）在元器件间要做电隔离区（PN结隔离、介质隔离及混合隔离）ECL（发射极耦合逻辑电路）TTL/DTL，STTLB）在元器件间自然隔离I2L（集成输入逻辑电路）半导体制造工艺分类二MOSIC的基本制造工艺：根据栅工艺分类铝栅工艺硅栅工艺其他分类（根据沟道）PMOS、NMOS、CMOS（根据负载元件）E/R、E/E、E/D半导体制造工艺分类三Bi-CMOS工艺：A以CMOS工艺为基

2、础P阱，N阱，双阱Bi-CMOS工艺B以双极型工艺为基础双极型集成电路和MOS集成电路优缺点双极型集成电路速度高、驱动能力强、模拟精度高、功耗比较大CMOS集成电路低的静态功耗、宽的电源电压范围、宽的输出电压幅度（无阈值损失），具有高速度、高密度潜力；电流驱动能力低一.双极集成电路的基本制造工艺双极集成电路的基本制造工艺可分为两类：元器件要做隔离区（隔离的方法有很多种，pn结隔离，全介质隔离，pn结-介质混合隔离等）；元器件间自然隔离1、pn结隔离工艺在早期的标准双极型工艺中，都是采用pn结来隔离各个三极管间的集电极。采用pn结隔离分为三种结构：（1）标准下埋集电

3、极三极管（SBC）（2）集电极扩散隔离三极管（CDI）（3）三重扩散三极管（3D）典型的PN结隔离的掺金TTL电路工艺流程一次氧化衬底制备隐埋层扩散外延淀积热氧化隔离光刻隔离扩散再氧化基区扩散再分布及氧化发射区光刻背面掺金发射区扩散反刻铝接触孔光刻铝淀积隐埋层光刻基区光刻再分布及氧化铝合金淀积钝化层中测压焊块光刻NPN晶体管刨面图ALSiO2BPP+P-SUBN+ECN+-BLN-epiP+NPN晶体管刨面图ALSiO2BPP+P-SUBN+ECN+-BLN-epiP+衬底选择P型Siρ：10Ω.cm早期工艺选111晶向,现在的工艺多选100晶向第一次光刻—N+埋

4、层扩散孔制作埋层的目地：1。减小集电极串联电阻2。减小寄生PNP管的影响埋层杂质选择原则1。杂质固浓度大2。高温时在Si中的扩散系数小，以减小上推3。与衬底晶格匹配好，以减小应力P-SUBN+-BL涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗—去膜--清洗—N+扩散(P)外延层淀积VPE（Vaporousphaseepitaxy)气相外延生长硅SiCl4+H2→Si+HCl外延层淀积时考虑的设计主要参数是外延层电阻率和外延层厚度Tepi>Xjc+Xmc+TBL-up+tepi-oxSiO2N+-BLP-SUBN-epiN+-BL第二次光刻—P+隔离

5、扩散孔涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗—去膜--清洗—P+扩散(B)N+-BLP-SUBN-epiN+-BLN-epiP+P+P+在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离第三次光刻—P型基区扩散孔决定NPN管的基区扩散位置范围SiO2N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PP去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—基区扩散(B)第四次光刻—N+发射区扩散孔集电极和N型电阻的接触孔；Al-Si欧姆接触：ND≥10e19cm-3SiO2N+-BLP-SUBN-epiN+-

6、BLP+P+P+PPN+去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—扩散第五次光刻—引线接触孔SiO2N+N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PPN-epi去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗第六次光刻—金属化内连线ALN+N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PPN-epi去SiO2—氧化--涂胶—烘烤---掩膜（曝光）---显影---坚膜—蚀刻—清洗—去膜—清洗—蒸铝第七次光刻-压焊点光刻硅片进行钝化，覆盖上PSG，需进行压焊

7、点光刻横向PNP晶体管刨面图PNPCBENPP+P+PP纵向PNP晶体管刨面图CBENPp+PNPCDI（Collector-DiffusionIsolation集电极扩散隔离工艺）整个器件区域由一个n＋环包围，这个n＋环与下埋n＋层相连，这样三极管就被由集电极和衬底构成的pn结与外界隔离开来3D集电极、发射极、基极均是由注入工艺实现的2.氧化物隔离双极工艺CEBCEB介质隔离结构的优点：面积小；寄生电容小缺点：不能减小发射极、基极、集电极之间的距离（有源区面积还是很大）；需要长时间的高温氧化；器件按比例缩小困难pn结隔离介质结隔离3.先进的双极器件工艺先进的双极

8、器件工艺包