第三章（1）集成电路制造工艺.pdfVIP

集成电路制造工艺 微电子学院 董刚 gdong@mail.xidian.edu.cn 集成电路的制造过程 集成电路设计 集成电路设计 版图 版图 layout layout 制版 制版 掩膜版 掩膜版 MASK MASK 流水加工 流水加工 硅圆片 硅圆片 Wafer Wafer 划片 划片 裸片die 裸片die 封装 封装 封装后的芯片 封装后的芯片 集成电路版图的作用 芯片加工：从版图到裸片 版 制 工 加 是一种多层平面“印刷”和叠加过程。 集成电路版图的作用 所设计的版图 集成电路版图的作用 加工后得到的实际芯片版图 平面工艺与NPN晶体管 1 平面工艺的基本原理 2 基本NPN 晶体管的工艺流程和版图 3 隔离技术 4 集电区埋层的引入 5 双极IC 中的其他器件 1 平面工艺的基本原理 1. 杂质半导体的特点 2. 补偿 3. 集成电路技术的核心 1 平面工艺的基本原理 1. 杂质半导体的特点 (1) N型半导体：若在本征半导体中掺入五价元素(磷P、砷As 、锑Sb 等) ，五价原子起施主作用，提供电子。 这时电子浓度空穴浓度，即nnpn ，因此电子称为多数载流 子(多子) ，空穴称为少数载流子(少子) 。 因为电子带负电(Negative)，这种半导体称为N型半导体。 (2) P型半导体：若在本征半导体中掺入三价元素(硼B等) ，三价原子 起受主作用，提供空穴。 这时空穴浓度 电子浓度，即ppnp ，因此空穴称为多数载流 子(多子) ，电子称为少数载流子(少子) 。 因为空穴带正电(Positive)，这种半导体称为P型半导体 (3) 掺杂：为了控制半导体的导电类型，人为定量地向半导体中掺入 一定的施主或受主杂质的过程称为掺杂。 (4) 杂质半导体：掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。 1 平面工艺的基本原理 2. 补偿 (1)若半导体中同时存在施主和受主，由它们提供的一 部分电子和空穴会相互复合而消失，这种作用称为 “补偿”。这时半导体材料的导电类型取决于数目占 优势的杂质。 (2)若施主杂质总数大于受主杂质总数，则半导体材料 成为N型。 (3)若受主杂质总数大于施主杂质总数，则半导体材料 成为P型。 1 平面工艺的基本原理 3. 集成电路技术的核心 由于半导体器件和集成电路是由不同的N型和P型区域组合构成 的，因此,以掺杂为手段，通过补偿作用形成不同类型半导体区 域，是制造半导体器件的基础。而选择性掺杂则是集成电路制 造技术的核心。下面是一个NPN 晶体管剖面结构示意图。 2 基本NPN 晶体管工艺流程和版图