集成電路原理第三章課件

第三章雙極型集成電路的工藝與

版圖設(shè)計(jì)1§3.1雙極型IC的隔離技術(shù)3.1.1pn結(jié)隔離技術(shù)目的：——使做在不同隔離區(qū)的元件實(shí)現(xiàn)電隔離結(jié)構(gòu)：隔離環(huán)圖3-1PN結(jié)隔離技術(shù)示意圖2特點(diǎn)：為降低集電極串聯(lián)電阻rCS，在P型襯底與n型外延之間加一道n+埋層，提供IC的低阻通路。集電極接觸區(qū)加磷穿透擴(kuò)散（應(yīng)在基區(qū)擴(kuò)散之前進(jìn)行）可采用對(duì)通隔離技術(shù)33.1.2等平面隔離工藝等平面隔離工藝——利用Si的局部氧化LOCOS工藝實(shí)現(xiàn)pn結(jié)—介質(zhì)混合隔離技術(shù)，有利于縮小管芯面積和減小寄生電容。圖3-35§3.2雙極晶體管制造工藝圖3-46泡發(fā)射極工藝——在發(fā)射區(qū)擴(kuò)散后，用1%的HF酸“泡”（漂洗）出發(fā)射區(qū)擴(kuò)散窗口（包括發(fā)射極接觸孔），此窗口即為E極接觸孔，晶體管尺寸減小，進(jìn)而CBC、CBE，可與淺結(jié)工藝配合制出高速、高集成度的IC。但由于Al在Si中的“滲透”較強(qiáng)，易造成EB結(jié)短路，因此需采用新的多層金屬化系統(tǒng)。發(fā)射極工藝的原理——利用1%HF酸對(duì)PSG的腐蝕速度5nm/s，而對(duì)SiO2的為0.125nm/s，1分鐘可將300nm的PSG漂盡，而SiO2只去掉7.5nm，因此E極窗口被“泡”出后，周?chē)腟iO2腐蝕很少。7§3.3集成npn管的版圖設(shè)計(jì)3.3.1集成npn管電極配置93.3.2典型的晶體管版圖圖形10雙基極條圖形是IC中常用的一種圖形，允許通過(guò)更大的電流，其面積比單基極條稍大，所以特征頻率稍低；但基極電阻為單基極條的一半，其最高振蕩頻率比單基極條的高。型和型集電極圖形增大了集電極面積，其主要特點(diǎn)是集電極串聯(lián)電阻小，飽和壓降低，可通過(guò)較大的電流，一般作輸出管。11§3.4雙極IC中的集成二極管在IC中，集成二極管的結(jié)構(gòu)除單獨(dú)的BC結(jié)外，通常由晶體管的不同連接方式而構(gòu)成多種形式，并不增加IC工序，而且可以使二極管的特性多樣化，以滿(mǎn)足不同電路的需要。3.4.1集成二極管的構(gòu)成方式133.4.2集成二極管的剖面示意圖14六種集成二極管的特性比較15§3.5橫向pnp、縱向pnp晶體管的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)3.5.1橫向pnp晶體管圖3-10主要特點(diǎn)：

BVEBO高（xjc深，epi高）?

電流放大系數(shù)小

由于工藝限制，基區(qū)寬度不可能太??；

縱向寄生pnp管將分掉部分發(fā)射區(qū)注入電流，只有側(cè)壁注入的載流子才對(duì)橫向pnp管的有貢獻(xiàn)。

基區(qū)均勻摻雜，無(wú)內(nèi)建加速電場(chǎng)，主要是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。表面遷移率低于體內(nèi)遷移率。

基區(qū)的表面復(fù)合作用。17?頻率響應(yīng)差

平均有效基區(qū)寬度大，基區(qū)渡越時(shí)間長(zhǎng)?？昭ǖ臄U(kuò)散系數(shù)僅為電子的1/3。?發(fā)生大注入時(shí)的臨界電流小橫向pnp的基區(qū)寬度大，外延層Nepi低，空穴擴(kuò)散系數(shù)低。?擊穿電壓主要取決于CE之間的穿通。提高擊穿電壓與增大電流增益是矛盾的。183.5.2縱向pnp管（襯底pnp晶體管）19由于一般外延層電阻率epi較大，使基區(qū)串聯(lián)電阻較大?？刹扇、B短接的方式，使外基區(qū)電阻=0，同時(shí)減小了自偏置效應(yīng)，抑制趨邊效應(yīng)，改善電流特性；E、B短接還有助于減少表面復(fù)合的影響，提高電流增益。提高襯底pnp管電流增益的措施

降低基區(qū)材料的缺陷，減少?gòu)?fù)合中心數(shù)目，提高基區(qū)少子壽命。

適當(dāng)減薄基區(qū)寬度，采用薄外延材料。但同時(shí)應(yīng)注意，一般襯底pnp管與普通的npn管做在同一芯片上，pnp基區(qū)對(duì)應(yīng)npn管的集電區(qū)，外延過(guò)薄，將導(dǎo)致npn管集電區(qū)在較低反向集電結(jié)偏壓下完全耗盡而穿通。21

適當(dāng)提高外延層電阻率，降低發(fā)射區(qū)硼擴(kuò)散薄層電阻，以