集成電路工藝試驗(yàn)課件

集成電路工藝實(shí)驗(yàn)集成電路工藝實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?、實(shí)驗(yàn)一：CMOSIC單片集成工藝與方法2、實(shí)驗(yàn)二：測(cè)量晶體管9014的β值和BVce3、實(shí)驗(yàn)三：數(shù)字電路功能測(cè)量4、實(shí)驗(yàn)四：L-edit進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)目錄1、實(shí)驗(yàn)一：CMOSIC單片集成工藝與實(shí)驗(yàn)一CMOSIC單片集成工藝與方法一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的1、完成鋁柵CMOSIC整個(gè)工藝流程的實(shí)驗(yàn)操作，制作出鋁柵CMOSIC實(shí)驗(yàn)芯片；2、利用探針臺(tái)和圖示儀，對(duì)自己制作的鋁柵CMOSIC芯片進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)一CMOSIC單片集成工藝與方法一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的CMOSIC的基本工藝步驟CMOSIC集成電路的五個(gè)基本工藝步驟是：氧化層生長(zhǎng)、光刻、摻雜（熱擴(kuò)散或離子注入）、淀積（蒸發(fā)）和刻蝕等步驟。CMOSIC的基本工藝步驟（一）氧化層生長(zhǎng)生長(zhǎng)SiO2薄膜的方法有多種，如熱氧化、陽(yáng)極氧化、化學(xué)氣相淀積等。其中以熱氧化和化學(xué)氣相淀積（CVD）最為常用。熱氧化生成SiO2薄膜是將硅片放入高溫（1000～1200°C）的氧化爐內(nèi)然后通入氧氣，在氧化環(huán)境中使硅表面發(fā)生氧化,生成SiO2薄膜。CMOSIC制造的工藝步驟（一）氧化層生長(zhǎng)CMOSIC制造的工藝步驟（二）光刻

(1)涂膠

(2)前烘

(3)曝光

(4)顯影

(5)堅(jiān)膜

(6)腐蝕

(7)去膠CMOSIC制造的工藝步驟（二）光刻CMOSIC制造的工藝步驟（三）摻雜工藝集成電路生產(chǎn)過(guò)程中要對(duì)半導(dǎo)體基片的一定區(qū)域摻入一定濃度的雜質(zhì)元素，形成不同類(lèi)型的半導(dǎo)體層，來(lái)制作各種器件。CMOSIC制造的工藝步驟（三）摻雜工藝CMOSIC制造的工藝步驟(四)淀積掩膜層經(jīng)過(guò)擴(kuò)散或離子注入后，必須在硅表面做一層膜，這個(gè)過(guò)程就是淀積。制備掩膜的方法很多，多采用化學(xué)氣相淀積技術(shù)。CMOSIC制造的工藝步驟(四)淀積掩膜層CMOSIC制造的工藝步驟（五）刻蝕(即腐蝕)刻蝕是利用化學(xué)或物理的辦法有選擇的去除不需要材料的工藝過(guò)程。刻蝕的要求取決于要制作的特征圖形的類(lèi)型，特征尺寸的縮小使刻蝕工藝中對(duì)尺寸的控制要求更嚴(yán)格。CMOSIC制造的工藝步驟（五）刻蝕(即腐蝕)CMOSIC制造的工藝步驟鋁柵CMOSIC制造工藝流程序號(hào)工序名稱(chēng)工藝要求1硅片準(zhǔn)備3”N型＜100＞，電阻率3～6Ωcm，數(shù)量：3片，劃標(biāo)記A1~A3，B1~B3……2工藝準(zhǔn)備一次氧化清洗程序A，干氧氧化，tox=200nm~300nm3光刻P阱區(qū)、刻蝕濕法腐蝕，不去膠4P阱區(qū)硼注入（外協(xié)）注入能量：80KEV，注入劑量：2.0E135P阱推進(jìn)及氧化1200℃干氧氧化，時(shí)間5小時(shí)，tox=300nm~500nm，R□＝2500Ω/□，Xj＝4.0μm6光刻PMOS管源漏區(qū)、刻蝕清洗程序E7PMOS管源漏區(qū)硼預(yù)擴(kuò)散清洗程序A，950℃，30分鐘源8PMOS管源漏區(qū)硼再擴(kuò)散（氧化）清洗程序B，950℃干濕干tox=250nm~350nm9光刻N(yùn)MOS管源漏區(qū)、刻蝕清洗程序E10NMOS管源漏區(qū)磷擴(kuò)散擴(kuò)散前清洗程序A，950℃，30分鐘源擴(kuò)散后清洗程序B11光刻?hào)趴住⒖涛g清洗程序E12柵氧化清洗程序A950℃干氧氧化，tox=40nm~60nm13光刻接觸孔、刻蝕清洗程序E14蒸發(fā)鋁清洗程序C，tAl=0.5μm~1.0μm15光刻鋁電極、刻蝕鋁清洗程序E16芯片測(cè)試Vtp＝－0.3V～－3.0V，Vtn＝0.3V～3.0V，BVds≥10V鋁柵CMOSIC制造工藝流程序號(hào)工序名稱(chēng)工鋁柵P阱CMOSIC工藝

工序1：備片，也就是準(zhǔn)備硅片，本實(shí)驗(yàn)選用3英寸N型＜100＞，電阻率3～6Ωcm硅片，做上標(biāo)記。鋁柵P阱CMOSIC工藝工序1：備片，也就是準(zhǔn)備硅片，本工序2：一次高溫氧化。氧化之前，將硅片按標(biāo)準(zhǔn)工序清洗，氮?dú)獯蹈苫蛩Ω蓚溆?。將清洗硅片放入氧化爐中，采用干氧或濕氧工藝完成硅片氧化。工序2：一次高溫氧化。氧化之前，將硅片按標(biāo)準(zhǔn)工序清洗，氮?dú)獯倒ば?：通過(guò)光刻和刻蝕來(lái)定義P阱區(qū)。（涂膠3000轉(zhuǎn)/30秒,前烘，60秒100度，曝光5.3秒，顯影15秒，后烘5分鐘120°，刻蝕2分30秒）工序4：P阱區(qū)硼預(yù)擴(kuò)散工序3：通過(guò)光刻和刻蝕來(lái)定義P阱區(qū)。（涂膠3000轉(zhuǎn)/30秒工序5：P阱區(qū)再擴(kuò)散（濕氧氧化）工序6：通過(guò)光刻、刻蝕定義PMOS管源漏區(qū)工序5：P阱區(qū)再擴(kuò)散（濕氧氧化）工序7：PMOS管源漏區(qū)硼預(yù)擴(kuò)散工序8：PMOS管源漏區(qū)硼再擴(kuò)散（氧化）工序7：PMOS管源漏區(qū)硼預(yù)擴(kuò)散工序9：通過(guò)光刻、刻蝕定義NMOS管源漏區(qū)工序10：NMOS管源漏區(qū)磷預(yù)擴(kuò)散工序9：通過(guò)光刻、刻蝕定義NMOS管源漏區(qū)工序11：NMOS管源漏區(qū)磷再擴(kuò)散（氧化）工序12：光刻?hào)趴?、刻蝕工序11：NMOS管源漏區(qū)磷再擴(kuò)散（氧化）工序13：柵氧化（10nm左右二氧化硅干氧氧化）工序14：光刻接觸孔、刻蝕工序13：柵氧化（10nm左右二氧化硅干氧氧化）工序15：蒸發(fā)鋁工序16：光刻鋁電極、刻蝕鋁工序15：蒸發(fā)鋁工序17：芯片測(cè)試工序17：芯片測(cè)試實(shí)驗(yàn)二測(cè)量晶體管9014的β值和BVceo

使用JT儀測(cè)出晶體管的Ic－Ib特性圖，通過(guò)計(jì)算得到晶體管的β值。實(shí)驗(yàn)二測(cè)量晶體管9014的β值和BVceo使用JT測(cè)量晶體管9014的β值和BVceo

根據(jù)BVceo的定義，我們需要得到基極開(kāi)路時(shí)的Ic－Vc曲線(xiàn)。下圖為二極管的導(dǎo)通電壓測(cè)試圖，該實(shí)驗(yàn)跟它類(lèi)似。測(cè)量晶體管9014的β值和BVceo根據(jù)BVceo實(shí)驗(yàn)三數(shù)字電路功能測(cè)量

這里我們將研究三輸入與非門(mén)的電路特性。三輸入與非門(mén)的實(shí)驗(yàn)電路如下，K1、K2和K3選擇三個(gè)輸入端的狀態(tài)，D1、D2和D3用于指示三個(gè)輸入端的狀態(tài)。D4用于指示輸出端的狀態(tài)。亮表示“1”，滅表示“0”。

實(shí)驗(yàn)三數(shù)字電路功能測(cè)量這里我們將研究三輸入與非數(shù)字電路功能測(cè)量

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、分析與非門(mén)電路工作原理；

2、驗(yàn)證與非門(mén)的真值表；

數(shù)字電路功能測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)四L-edit進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉L-edit的使用；

2．了解集成電路設(shè)計(jì)制造的工藝流程；

3．掌握用L-edit進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)的方法。實(shí)驗(yàn)四L-edit進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腖-edit概述

L-Edit是一個(gè)圖形編輯器，它允許生成和修改集成電路掩模版上的幾何圖形。鼠標(biāo)接口允許用戶(hù)執(zhí)行一般圖形操作。既可使用鼠標(biāo)訪(fǎng)問(wèn)下拉菜單也可以使用鍵盤(pán)來(lái)調(diào)用L-Edit命令。L-edit概述集成電路版圖設(shè)計(jì)的一般規(guī)則版圖設(shè)計(jì)總的原則是即要充分理由硅片面積，又要在工藝條件允許的限度內(nèi)盡可能提高成品率。版圖面積（包括壓焊點(diǎn)在內(nèi)）盡可能小接近方形，以減小每個(gè)電路實(shí)際占有面積。集成電路版圖設(shè)計(jì)的一般規(guī)則集成電路中元件的形成過(guò)程下面以雙極型集成電路為例，來(lái)說(shuō)明集成電路中元件的形成過(guò)程以及版圖設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。

集成電路中元件的形成過(guò)程①第一版-——P+隔離版擴(kuò)散孔光刻

①第一版-——P+隔離版擴(kuò)散孔光刻②第二版——P型基區(qū)擴(kuò)散孔（高硼擴(kuò)散）光刻

②第二版——P型基區(qū)擴(kuò)散孔（高硼擴(kuò)散）光刻③第三版——B、E低硼擴(kuò)散③第三版——B、E低硼擴(kuò)散④第四版——E、C窗口N+擴(kuò)散孔光刻

④第四版——E、C窗口N+擴(kuò)散孔光刻

⑤第五版——引線(xiàn)接觸孔光刻⑤第五版——引線(xiàn)接觸孔光刻

⑥第六版——金屬內(nèi)連線(xiàn)光刻，對(duì)引線(xiàn)孔蒸鋁

⑥第六版——金屬內(nèi)連線(xiàn)光刻，對(duì)引線(xiàn)孔蒸鋁具體集成電路設(shè)計(jì)講解

具體集成電路設(shè)計(jì)講解圖A為1K的電阻單元、以及一個(gè)二極管單元

圖A為1K的電阻單元、以及一個(gè)二極管單元圖D為結(jié)深6單元測(cè)試圖形。在圖中共有6個(gè)擴(kuò)散單元，通過(guò)每個(gè)間距之間的測(cè)試，判別具體的橫擴(kuò)散距離是以上數(shù)字中的哪一個(gè)圖D為結(jié)深6單元測(cè)試圖形。在圖中共有6個(gè)擴(kuò)散單元，通過(guò)每個(gè)間圖E為結(jié)深測(cè)試2單元圖形。在隔離島擴(kuò)散過(guò)程中，為了測(cè)試擴(kuò)散結(jié)的深度，在擴(kuò)散處開(kāi)窗口引出電極，通過(guò)測(cè)試就能知道擴(kuò)散深度是否達(dá)到要求

圖E為結(jié)深測(cè)試2單元圖形。在隔離島擴(kuò)散過(guò)程中，為了測(cè)試擴(kuò)散結(jié)圖F為可控硅、橫向PNP管。如剖面圖所示，A,D,C構(gòu)成PNP管，A和B構(gòu)成可控硅觸發(fā)方式圖F為可控硅、橫向PNP管。如剖面圖所示，A,D,C構(gòu)成PN圖G為多發(fā)射極、多基極多集電極功率NPN晶體管

圖G為多發(fā)射極、多基極多集電極功率NPN晶體管圖H為簡(jiǎn)單三極管測(cè)試圖形。通過(guò)最基本三極管結(jié)構(gòu)的測(cè)試，來(lái)了解三極管的工作特性

圖H為簡(jiǎn)單三極管測(cè)試圖形。通過(guò)最基本三極管結(jié)構(gòu)的測(cè)試，來(lái)了解圖I為單基極發(fā)射極，環(huán)集電極晶體管測(cè)試單元（未蒸鋁）圖I為單基極發(fā)射極，環(huán)集電極晶體管測(cè)試單元（未蒸鋁）圖J功率三極管測(cè)試圖形，包括蒸鋁和未蒸鋁

圖J功率三極管測(cè)試圖形，包括蒸鋁和未蒸鋁圖K兩管單元簡(jiǎn)化