双极工艺论文.docx

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1、SouthChinaUniversityofTechnology双极工艺引言1..第一章2..1.1双极工艺的介绍21.2双极集成电品&制造工艺2第二章5..2.1双极工艺制备5.2.2NMOS晶体管制作流程图5第三章8..3.1互补双极工艺概论83.2互补双极工艺的发展83.3SOI全介质隔离互补双极工艺1.03.4互补双极工艺技术的重大突破11第四章134.1BCD工艺概论.134.2BCD工艺关键技术简介1.44.2.1BCD工艺的基本要求1.44.2.2BCD工艺兼容性考虑1.44.2.3DMOS器件的结构、工作原理与特点144.3B

2、CD工艺发展趋势154.3.1BCD工艺发展方向1.54.3.2BCD工艺新兴技术发展趋势174.4BCD工艺应用的国内外市场现状174.4.1电源管理市场稳定增长174.4.2显示驱动市场需求强劲174.4.3BCD工艺是IC的上佳选择.17总结19参考文献20引言20世纪40年代中期，由于通讯、导航、武器装备等的电子系统日益复杂，导致电子电路的微型化和集成化需求日益迫切。1959年美国仙童公司终于汇集了前人的技术成果，采用平面双极工艺集成技术制造出第一块实用硅集成电路，为集成电路的应用和发展开创了先河。但由于常规纯硅双极集成技术面临着器件

3、注入效率不高，难以获得高增益，无法实现能带的自由剪截，速度或频率增加缓慢等，因此出现了以硅为基础的异质结构或震异质结构，为提高硅双极器件的性能和实现新的功能提供了重要技术途径。在双极工艺［1］发展过程中，在早期的标准双极（或常规双极）工艺集成技术的基础上陆续推出了多晶硅发射极双极、互补双极、SiGe双极、SOI全介质隔离双极等工艺，并广泛采用了薄层外延、深槽隔离、多晶硅自对准、多层金属互连等技术，使陆续推出的新工艺技术制造的器件性能不断提高，不过双极工艺集成技术也越变越复杂。下面说明几种典型工艺集成技术流程。双极型电路⑵具有速度快、电流驱动能

4、力强和模拟电路精度高等特点，因此，双极工艺不仅非常适用于模拟电路制造，而且在集成电路制造工艺技术发展初期，双极工艺集成技术在数字电路制造中也得到广泛应用，特别是还出现了双极逻辑集成电路发展高潮，因为逻辑集成电路通用性强、需用量大、结构简单、便于大生产、以及价格、体积、功耗、可靠性等方面与同等功能的分立器件相比具有明显优势，因而迅速得到推广应用。21第一章1.1双极工艺的介绍双极工艺的诞生源于半导体技术的发展，而双极型晶体管是最早发明的半导体器件。在早期的集成电路生产中双极型工艺曾是唯一可能的工艺，但随着工艺的进步，先后出现PMOS、NMOS以

5、及CMOS工艺，其中CMOS工艺由于功耗低、速度快、抗干扰能力强、集成度高等优点，目前已占据集成电路制造工艺的主导地位。但双极型工艺凭借其高速、高跨导、低噪声以及较高的电流驱动能力等方面的优势，发展依旧很快，目前主要的应用领域是模拟和超高速集成电路。双极型集成电路的基本制作工艺可分为两大类：一类是各个元器件之间要做电性隔离区，隔离的方法有PN结隔离、全介质隔离以及PN结一介质混合隔离等。用这种工艺制作的双极型集成电路典型的有TTL（晶体管一晶体管逻辑电路）；另一类是元器件之间自然隔离。在隔离方法中，PN结隔离的工艺由于工艺比较简单，已成为最常

6、用的方法。1.2双极集成电路制造工艺双极集成电路就是以双极晶体管作为有源元件的集成电路。双极集成电路具有高速和极大的灵通性，所以在集成电路发展到巨大规模的今天，硅双极技术在一系列数字和模拟应用中依然具有相当大的吸引力。但是双极的主要缺点是集成度低，功耗大，所以主要用于小规模（SSI）和中等规模（MSI）的集成电路中。集成电路中的基本元件包括有源元件和无源元件，无源元件主要包括电阻、电容和电感。极电路的有源元件有二极管、NPN管、横向PNP管、衬底PNP管等。集成电路的制造采用的是平面工艺[3],就是说所有的元件都是平面管，电极都是在一个平面上

7、，这与分离元件有所不同。双极集成电路的制造工艺所需工艺手段和CMOS基本相同，只是多需要一种技术，下面介绍最基本的双极集成电路工艺[4]（用PN结隔离的标准埋层工艺（SBC））,以NPN为例。其器件形成过程如图1所示。21IIM■典层P-衬底（吟tffl星注入P（d＞深蜒电极接蚀膨成砧隔离co基区彩成8）划孔一接触.金尼化金雇比剜月交图1工艺流程示意图（1）衬底准备衬底用轻掺杂的P型硅。（2）埋层形成埋层是为了减小集电区体电阻。先在衬底上长一层二氧化硅，光刻出埋层区，干法刻掉埋层区的氧化硅，然后注入N型杂质（磷、种或硫），退火激活杂质并使其扩

8、散（图1a）。（3）外延层生长用湿法刻去全部二氧化硅，然后外延一层轻掺杂N型外延硅层。双极器件主要就是做在这层外延层上（图1b）（4）隔离区形成再长一层二氧化硅，光