1、VLSI CAD, CHP.31第八章 半导体制造工艺VLSI CAD, CHP.32第十章半导体制造工艺?10.0 集成电路制造工艺概述?10.1 几个基本工艺步骤?10.2半导体制造工艺VLSI CAD, CHP.3310.0 工艺概述1?版图预览MICROWIND?IC制造工艺分类VLSI CAD, CHP.34集成电路研制过程?用户需求?指标要求?系统设计?逻辑设计?电路设计?版图设计?数字化（版图图形文件）?转换成PG文件-设计方设计方-?掩膜版制造?硅片加工?芯片工艺制造?分割管芯?压焊封装?总测?成品- -制造方制造方-VLSI CAD, CHP.3510.0 工艺概述1分类?双
2、极工艺?基本的有源器件是双极晶体管。?生产的电路主要是TTL、ECL?功耗大，速度高，负载能力强。?MOS工艺?基本的有源器件是MOS晶体管?PMOS ?NMOS ?CMOS(主流工艺)功耗低、抗干扰能力强、输出电压范围宽?其它：Bi-CMOS工艺、SOI -CMOS工艺、厚膜工艺、薄膜工艺等?按材料分：硅工艺、锗工艺、砷化镓工艺VLSI CAD, CHP.3610.0 制造工艺概述2工序类型?前工序?过程：原始晶片（wafer）芯片加工中测?成果：管芯(chip) 图10-2-1?主要的芯片制造工艺有：?薄膜制备工艺（外延、氧化、化学气相淀积、蒸发、溅射）?掺杂工艺（离子注入、扩散）?图形转
3、换技术（制版、光刻）VLSI CAD, CHP.3710.0 工艺概述3工序类型?后工序?过程： 中间测试(wafer)划片(chip)贴片-键合-封装-筛选-成品测试。?成果：封装好的集成电路器件成品?辅助工序基本材料备制（单晶圆片制造），掩膜版的准备，高纯水、气体的制备、超净环境。VLSI CAD, CHP.38第十章半导体制造工艺?10.0 制造工艺概述?10.1 几个基本工艺步骤?10.2 工艺流程VLSI CAD, CHP.3910.1 几个基本工艺步骤?氧化：SiO2 用途?光刻：工序（图10-1-1）?掺杂:扩散和离子注入?淀积：CVD? ?录像片录像片： IC工艺步骤VLSI
4、CAD, CHP.310光刻VLSI CAD, CHP.311掩模版maskVLSI CAD, CHP.312第十章半导体制造工艺?10.0 集成电路制造工艺概述?10.1 集成电路制作中的几个基本工艺步骤?10.2 CMOS IC 工艺流程（选）VLSI CAD, CHP.31310.2 CMOS IC 工艺流程?传统的P阱CMOS工艺图10-2-2?PMOS管直接做在N衬底上。 NMOS管做在P阱中。?不利于NMOS管优化?N阱CMOS工艺图10-2-4?NMOS管直接做在P衬底上。 PMOS管做在N阱中。?双阱CMOS工艺图10-2-5? ?录像片录像片： IC工艺步骤- CMOS工艺?
5、名词：有源区、场区、硅栅工艺、自对准工艺硅栅工艺、自对准工艺VLSI CAD, CHP.314P阱工艺VLSI CAD, CHP.315P阱工艺2VLSI CAD, CHP.316N阱工艺和双阱工艺VLSI CAD, CHP.317VLSI CAD, CHP.318第十章CMOS IC工艺流程及寄生效应（可选）?10.0 集成电路制造工艺概述?10.1 集成电路制作中的几个基本工艺步骤?10.2 CMOS IC 工艺流程?10.3 CMOS IC 中的寄生效应VLSI CAD, CHP.31910.3 CMOS IC 中的寄生效应?1，场区寄生MOS晶体管?2，体硅CMOS中的寄生锁定效应?3
6、，连线的寄生效应?寄生电容?寄生电阻?寄生电感VLSI CAD, CHP.32010.3.1场区寄生MOS晶体管?场区寄生管的形成（见下页图）?场开启电压：场开启电压：?V TF= VFB+2F-QBm/Cox F?Cox F =oox/t oxF?措施：场氧化前场区注入衬底相同的杂质，提高场区衬底的浓度，以提高场开启电压。措施：场氧化前场区注入衬底相同的杂质，提高场区衬底的浓度，以提高场开启电压。?例：因为掺杂浓度和例：因为掺杂浓度和t ox相同时，相同时，P型更易反型，所以场氧化前，在型更易反型，所以场氧化前，在NMOS管场区管场区(P型掺杂衬底区型掺杂衬底区)注入注入B杂质。杂质。VLS
7、I CAD, CHP.32110.3.1场区寄生MOS晶体管?金属层高电压使沟道产生，短路2个N+区。?名词：场反型，场开启，场区寄生MOS 晶体管，厚膜开启电压VLSI CAD, CHP.32210.3.2体硅CMOS中的寄生锁定效应1?闩锁效应?寄生晶体管的形成：?以P阱CMOS工艺为例?结构造成：横向PNP、纵向NPNVLSI CAD, CHP.32310.3.2体硅CMOS中的寄生锁定效应2?寄生管形成的等效电路：正反馈电路?外因：?电压过冲，发射结正偏?回路电压大于临界触发电压?回路电流大于维持电流?内因：纵横寄生晶体管的电流增益大于1?现象：下图10-10-10VLSI CAD,
8、CHP.32410.3.2体硅CMOS中的寄生锁定效应3?解决措施?降低寄生管增益?加大阱深?增加阱区和阱外源漏区的距离（增加了基区宽度但影响集成度）?降低寄生电阻值?增加保护环(见下页图)?沟槽隔离SOI CMOS (见下下图)VLSI CAD, CHP.32510.3.2 锁定效应4?用高掺杂的保护环消除寄生锁定效应VLSI CAD, CHP.32610.3.2 锁定效应5-SiO2上制作Si膜，切断了可能的寄生电连接?采用 SOI结构消除锁定效应VLSI CAD, CHP.32710.3.3.连线的寄生效应1寄生电容?CMB、CPB、 CMM 、 CMP、 CIVLSI CAD, CHP.32810.3.3.连线的寄生效应1寄生电容VLSI CAD, CHP.32910.3.3.连线的寄生效应1寄生电容?连线和衬底间的电容计算0OXOX (3.3.3)VCWL X =VLSI CAD, CHP.33010.3.3.连线的寄生效应2寄生电阻?方块电阻的计算 (3.3.7)lLLRWHW=口?材料的电阻率表?表10-10-2VLSI CAD, CHP.33110.3.3.连线的寄生效应10寄生电感?高速电路，连线应计算电感效应。?自感?压降使信号损失。VLSI CAD, CHP.332VLSI CAD, CHP.333VLSI CAD, CHP.334
