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1、第一章第一章 集成电路的基本制造工艺集成电路的基本制造工艺一类为在元器件间要做电隔离区一类为在元器件间要做电隔离区一类为元器件间自然隔离区一类为元器件间自然隔离区1.1 双极集成电路的基本制造工艺双极集成电路的基本制造工艺1.1.1 典型的双极集成电路工艺典型的双极集成电路工艺如如PNPN结隔离，全介质隔离及结隔离，全介质隔离及PNPN结介质混合隔离等结介质混合隔离等如如I2L典型的典型的PN结隔离的掺金结隔离的掺金TTL电路工艺流程电路工艺流程一次氧化衬底制备隐埋层扩散外延淀积热氧化隔离光刻隔离扩散再氧化基区扩散再分布及氧化发射区光刻背面掺金发射区扩散反刻铝接触孔光刻铝淀积隐埋层光刻基区光刻
2、再分布及氧化铝合金淀积钝化层中测压焊块光刻典型数字集成电路中典型数字集成电路中NPN晶体管剖面图晶体管剖面图ALSiO2BPP+P-SUBN+ECN+-BLN-epiP+1.1.2 双极型集成电路中元件的形成过程和元件结构双极型集成电路中元件的形成过程和元件结构1.衬底选择衬底选择P型型Si 10.cm 111晶向晶向,偏离偏离2O5O 一支一支85公分长，重公分长，重76.6公斤的公斤的 8寸寸 硅晶棒，硅晶棒，约需约需 2天半时间长成。经切片、研磨、抛光后，天半时间长成。经切片、研磨、抛光后，即成半导体之原料即成半导体之原料 晶圆片晶圆片 一般晶圆制造厂，将多晶硅融解后，再利用一般晶圆制造
3、厂，将多晶硅融解后，再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。2.第一次光刻第一次光刻N+埋层扩散孔埋层扩散孔减小集电极串联电阻减小寄生PNP管的影响SiO2P-SUBN+-BL要求：1。杂质固浓度大2。高温时在Si中的扩散系数小，以减小上推3。与衬底晶格匹配好，以减小应力涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜-清洗N+扩散(P)SiO2N+-BLP-SUBN-epiN+-BL3.外延层淀积外延层淀积TepiXjc+Xmc+TBL-up+tepi-ox VPE（Vaporous phase epitaxy)气相外延生长硅SiCl4+H2Si+HCl 氧化氧化4.第二次光
4、刻第二次光刻P+隔离扩散孔光刻隔离扩散孔光刻涂胶涂胶烘烤烘烤-掩膜（曝光）掩膜（曝光）-显影显影-坚膜坚膜蚀刻蚀刻清洗清洗去膜去膜-清洗清洗P+扩散扩散(B)隔离扩散的目的是在衬底上形成孤立的外延层岛隔离扩散的目的是在衬底上形成孤立的外延层岛,实现元件的隔离实现元件的隔离有有PN结隔离、介质隔离、结隔离、介质隔离、PN结介质混合隔离等结介质混合隔离等SiO2N+-BLP-SUBN-epiN+-BLN-epiP+P+P+5.第三次光刻第三次光刻P型基区扩散孔光刻型基区扩散孔光刻决定决定NPN管的基区扩散位置范围管的基区扩散位置范围SiO2去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗
5、去膜清洗基区扩散(B)N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PP6.第四次光刻第四次光刻N+发射区扩散孔发射区扩散孔集电极和N型电阻的接触孔,以及外延层的反偏孔。AlNSi 欧姆接触：ND1019cm-3，去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗扩散SiO2N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PPN+7.第五次光刻第五次光刻引线接触孔光刻引线接触孔光刻SiO2N+N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PPN-epi去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗8.第六次光刻第六次光刻金属化内连线光刻：反刻
6、铝金属化内连线光刻：反刻铝去SiO2氧化-涂胶烘烤-掩膜（曝光）-显影-坚膜蚀刻清洗去膜清洗蒸铝SiO2ALN+N+-BLP-SUBN-epiN+-BLP+P+P+PPN-epi集成电路中双极型晶体管的工艺复合图集成电路中双极型晶体管的工艺复合图横向晶体管剖面图CBENPPNPP+P+PP纵向晶体管剖面图CBENPCBENPN+p+NPNPNP1.2 MOS集成电路的基本制造工艺集成电路的基本制造工艺1.2.1 N沟硅栅沟硅栅E/D MOS集成电路工艺集成电路工艺1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例1.光刻光刻1-阱区光刻，刻出阱区注入孔阱区光刻，刻出阱区注入孔 N-SiN
7、-SiSiO21.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例2.阱区注入及推进，形成阱区阱区注入及推进，形成阱区N-SiP-1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例3.去除去除SiO2，长薄氧，长长薄氧，长Si3N4N-SiP-Si3N41.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例4.光刻光刻2-有源区光刻有源区光刻N-SiP-Si3N41.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例5.光刻光刻3-N管场区光刻，管场区光刻，N管场区注入，以提管场区注入，以提高场开启，减少闩锁效应及改善阱的接触。高场开启，减少闩锁效应及改善阱的接触。光刻胶N-Si
8、P-B+1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例6.长场氧，漂去长场氧，漂去SiO2及及Si3N4；然后长栅氧。然后长栅氧。N-SiP-1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例7.光刻光刻4-p管场区光刻，管场区光刻，p管场区注入，管场区注入，调节调节PMOS管的开启电压，生长多晶硅。管的开启电压，生长多晶硅。N-SiP-B+1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例8.光刻光刻5-多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻多晶硅电阻多晶硅N-SiP-1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例9.光刻光刻6-P+区
9、光刻，区光刻，P+区注入。形成区注入。形成PMOS管的源、漏区及管的源、漏区及P+保护环。保护环。N-SiP-B+1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例10.光刻光刻7-N管场区光刻，管场区光刻，N管场区注入，形成管场区注入，形成NMOS的源、漏区及的源、漏区及N+保护环。保护环。光刻胶N-SiP-As12.12.光刻光刻8 8：光刻接触孔：光刻接触孔1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例11.LPCVD11.LPCVD：生长生长PSG(BPSG)PSG(BPSG)13.13.光刻光刻9 9：光刻铝引线：光刻铝引线 a a、淀积铝、淀积铝 b b、光刻铝、光刻铝 光刻铝ALPSG场氧Poly栅氧P+N+P阱N硅衬底1.2.2 CMOS集成电路工艺-以P阱硅栅CMOS为例 The CMOS Inverter StructurePolysiliconInOutVDDGNDPMOS2l lMetal 1NMOSContactsN Well双阱硅栅CMOS工艺1.3 Bi-CMOS 工艺工艺