半導體集成電路第一章1

1、2021-11-1622021-11-163內容概述內容概述集集成成電電路路雙極型集成電路雙極型集成電路MOS集成電路集成電路按器件類型分按器件類型分按集成度分按集成度分SSI（100以下以下個等效門）個等效門）MSI（10103 3個等效門）個等效門）LSI （10104 4個以上等效門）個以上等效門）TTL、ECLI2L等等PMOSNMOSCMOS按信號類型分按信號類型分模擬集成電路模擬集成電路數字集成電路數字集成電路BiCMOS集成電路集成電路數?；旌霞呻娐窋的；旌霞呻娐?021-11-1642021-11-165第一章第一章集成電路制造工藝集成電路制造工藝2021-11-166 雙

2、極集成電路的基本制造工藝雙極集成電路的基本制造工藝雙極集成電路中的元件結構雙極集成電路中的元件結構雙極集成電路的基本工藝雙極集成電路的基本工藝 MOS集成電路的基本制造工藝集成電路的基本制造工藝MOS集成電路中的元件結構集成電路中的元件結構MOS集成電路的基本工藝集成電路的基本工藝 BiCMOS工藝工藝2021-11-1672021-11-1681. 二極管二極管 （PN結）結） 正方向正方向反方向反方向VI電路符號：電路符號：+-有電流流過有電流流過沒有電流流過沒有電流流過對于硅二極管，正方向的對于硅二極管，正方向的電位差與流過的電流大小電位差與流過的電流大小無關，始終保持無關，始終保持0.

3、6V-0.7VP-SiN-Si+-2021-11-1691. 二極管二極管 （PN結）結） np2021-11-16102. 雙極型雙極型 晶體管晶體管pnpB端端E端端C端端ECBnpnB端端E端端C端端CBENPNBECPNPBEC2021-11-1611CBENPNBEC?BECnpN+BEC2021-11-16121.1.1 1.1.1 雙極集成電路中元件的隔離雙極集成電路中元件的隔離BECnpnBECnpnCBECBEEBEBC2021-11-1613BECpnBECpnnn雙極集成電路中元件的隔離雙極集成電路中元件的隔離介質隔離介質隔離PN隔離隔離BECpn+nBECpnn+n+n

4、+n+n+P-SiP+P+P+S2021-11-16141.1.2 1.1.2 雙極集成電路元件的形成過程雙極集成電路元件的形成過程、結構和寄生效應結構和寄生效應BECpn+n-epin+P-SiP+P+S四層三結結構的雙極晶體管四層三結結構的雙極晶體管發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)(N+型型)基區(qū)基區(qū)(P型型)集電區(qū)集電區(qū)(N型外延層型外延層)襯底襯底(P型型)雙極集成電路元件斷面圖雙極集成電路元件斷面圖n+-BL2021-11-1615雙極集成電路等效電路雙極集成電路等效電路CBEpn+n-epin+n+-BLP-SiP+P+SC(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)等效電路等效電路隱埋層作用：隱埋層

5、作用：1. 減小寄生減小寄生pnp管的影響管的影響 2. 減小集電極串聯電阻減小集電極串聯電阻襯底接最低電位襯底接最低電位2021-11-1616典型典型PNPN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程 確定襯底材料類型確定襯底材料類型CBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BLP型硅型硅(p-Si) 確定襯底材料電阻率確定襯底材料電阻率1010.cm.cm 確定襯底材料晶向確定襯底材料晶向（111）偏離）偏離2502021-11-1617典型典型PNPN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程CBEpn+n-epin+P-Si

6、P+P+Sn+-BL P-Si襯底襯底N+隱埋層隱埋層2021-11-1618具體步驟如下：具體步驟如下：1生長二氧化硅（濕法氧化）：生長二氧化硅（濕法氧化）：Si(固體固體)+ 2H2O SiO2（固體）（固體）+2H2 Si-襯底 SiO22021-11-16192隱埋層光刻：光源光源2021-11-1620N+3N+摻雜：N+P-SiTepiCBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BLTepi2021-11-1621P-SiTepiCBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BLTepi典型典型PN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程 外延

7、層的電阻率外延層的電阻率; 外延層的厚度外延層的厚度Tepi;AATepi xjc+xmc +TBL-up+tepi-ox后道工序生成氧化后道工序生成氧化層消耗的外延厚度層消耗的外延厚度基區(qū)擴散結深基區(qū)擴散結深TBL-uptepi-oxxmcxjc集電結耗盡區(qū)寬度集電結耗盡區(qū)寬度隱埋層上推距離隱埋層上推距離TTL電路：電路：37m模擬電路：模擬電路：7 71717m m2021-11-1622典型典型PN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程P-SiTepiCBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BLTepi2021-11-1623典型典型PN結隔離雙極

8、集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程CBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BL2021-11-1624典型典型PN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程CBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BL2021-11-1625典型典型PN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程CBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BL2021-11-1626典型典型PN結隔離雙極集成電路中元件的形成過程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程2021-11-1627典型典型PN結隔離雙極集成電路中元件的形成過

9、程結隔離雙極集成電路中元件的形成過程2021-11-1628雙極集成電路元件斷面圖雙極集成電路元件斷面圖BECpn+n-epin+P+P+SP-Sin+-BLBECSAAP+P+隔離擴散隔離擴散P P基區(qū)擴散基區(qū)擴散N+N+擴散擴散接觸孔接觸孔鋁線鋁線隱埋層隱埋層2021-11-1629BECpn+n-epin+P+P+SP-Sin+-BLTTL電路：電路：0.2.cm.cm模擬電路：模擬電路：0.50.55 5.cm.cm2021-11-1630CBECSP+P+隔離擴散隔離擴散P P基區(qū)擴散基區(qū)擴散N+N+擴散擴散接觸孔接觸孔鋁線鋁線隱埋層隱埋層AABBCC作業(yè)作業(yè): 1. 畫出畫出NPN晶體管的版圖，并標注各區(qū)域的摻雜類型（直接在圖上標）晶體管的版圖，并標注各區(qū)域的摻雜類型（直接在圖上標）,寫出實寫出實現該現該NPN晶體管至少需要多少次光刻以及每次光刻的目