数字集成电路第1章.

数字集成电路三部分内容晶体管、MOS工艺及其寄生效应晶体管组成的数字电路MOS管组成的数字电路参考书半导体制造技术（国外电子与通信教材系列）电子工业出版社，韩郑生等译集成电路设计与9天EDA工具应用，东南大学出版社，王志功主编数字集成电路的分析与设计，电子工业出版社，王兆明主编CMOS集成电路原理与设计，北京邮电大学出版社，李本俊主编本教材特点“散”“丰富”“系统差”“仔细阅读”联系方式手机：[phone]地点：G608Email:[e-mail][e-mail]第一章集成电路的基本制造工艺双极集成电路的基本制造工艺选晶片,光刻,氧化,离子注入,淀积,刻蚀、选择性、各项异性、湿刻蚀、干法刻蚀、离子反应刻蚀扩散双极集成电路的基本制造工艺掺硼P型硅作为衬底材料并进行初始氧化,以形成二氧化硅表层,然后再进行隐埋层光刻以形成一个窗口后进行N+层掺杂,接着就用外延层所覆盖,故称隐埋层制作隐埋层后,去除表面的二氧化硅,再进行N型外延层生长掺P型材料进行隔离扩散.用第三块掩模版完成基区光刻双极集成电路的基本制造工艺基区重掺杂制作晶体管发射极和集电极形成表面金属互连接的接触区完成一层金属铝膜的沉积,然后再介质淀积在介质层上蚀刻出连接通孔成第二层金属铝膜的沉积后续工序,划片,粘片,压焊,封装,测试分类,筛选,成品测试,入库双极集成电路应用TTL,DTL,RTL,HTL,ECLSTLL,SLTTL,I2L,I3LASTLL.ASLTTLMOS集成电路工艺PMOS集成电路NMOS集成电路CMOS集成电路按负载分:E/R,E/E,E/D增强型MOS、耗尽型MOS未加栅极电压,无沟道形成,加栅极电压才有沟道-----增强型MOS未加栅极电压,沟道已形成,-----耗尽型MOSMOS特点CMOS集成电路具有:低的静态功耗宽的电压范围宽的输出电压幅度无阈值损失高速、高密度可与TTL电路兼容MOS管的应用范围SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI、WSFMOSIC、TTLIC、ECL、I2LASICPSASBDLOSCDIPLD,CADN沟硅柵E/DMOS集成电路工艺长薄氧淀积SI3N4场区光刻---场区注入场区氧化,光刻出有源工作区二次薄氧D管光刻---D管注入E管光刻---E管注入去处有源区薄氧N沟硅柵E/DMOS集成电路工艺栅氧化埋孔光刻多晶硅淀积磷扩散漂PSG多晶硅光刻源、漏区注入低温氧化N沟硅柵E/DMOS集成电路工艺引线孔光刻反刻铝光刻CMOS集成电路工艺P阱工艺：用来制作NMOS管的P阱，是通过向高阻N型硅衬底中扩散或注入硼而形成N阱工艺：用来制作PMOS管的N阱，是通过向高阻P型硅衬底中扩散或注入磷而形成双阱工艺：同一衬底有两个阱，P阱工艺；N阱工艺。P阱工艺阱区光刻，刻出阱区注入孔阱区注入推进，形成阱区去除二氧化硅，长薄氧，长SI3N4有源区光刻，刻出P管、N管的源、漏和栅区N管场区光刻，刻出N管场区注入孔，然后N管场区注入（提高场开启，减少闩锁效应及改善阱的接触P阱工艺长场氧，漂去SIO2、SI3N4，长栅氧P管区光刻，P管区注入（调节P管开启电压），然后长多晶多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻P+区光刻,刻去P管区上的胶P+区注入,形成PMOS管的源、漏区及P+保护环P阱工艺N+区光刻,刻去N管区上的胶N+区注入,形成NMOS管的源、漏区及N+保护环长PSG引线孔光刻铝引线光刻压焊块光刻N阱硅栅CMOS工艺（略）双阱硅栅CMOS工艺BI---CMOS工艺双极工艺特点：速度高、驱动能力强、模拟精度高但功耗、集成度无法满足VLSI的要求BI---CMOS工艺CMOS工艺特点：功耗低、集成度高、抗干扰能力强但速度低、驱动能力差既要高集成度，又要高速怎么办？把两种工艺接合起来，把双极器件和CMOS器件制在同一衬底上。综合了双极器件高跨导、强负载驱动能力和CMOS器件高集成度、低功耗的优点方法分类以CMOS工艺为基础的BI-CMOS工艺P阱BI-CMOS工艺N阱BI-CMOS工艺特点是对CMOS器件有利以双极性工艺为基础的BI-CMOS工艺以双极性工艺为基础的P阱BI-CMOS工艺以双极性工艺为基础的双阱BI-CMOS工艺特点是对双极器件有利P阱BI-CMOS工艺P阱作为NPN管的基极;N衬底作为NPN管的集电区;以N+源、漏扩散（或注入）作为NPN管的发射区扩散、集电极的接触扩散优点：工艺简单；MOS管的开启电压通过一次离子注入进行；NPN管自隔离缺点：NPN管与PMOS管共衬底，限制NPN管的使用；基区太宽；基极和集电极串联电阻太大P阱BI-CMOS工艺以N+N为外延衬底，以降低NPN管的集电极电阻增加一次掩模进行基区注入、推进，以减少基区宽度，和减小其电阻值以P阱制作横向NPN管,提高NPN管的使用范围N阱BI-CMOS工艺在N阱中形成NPN管缺点:NPN管集电极串联电阻太大,影响双极器件的性能,特别是驱动能力解决办法:P+-SI为衬底,并在N阱下设置N+埋层,然后进行P型外延.减小集电极电阻5-6倍抗闩锁性能大大提高以双极性工艺为基础的P阱BI-CMOS工艺P型衬底、N型外延层、N+埋层、在外延层上形成P阱结构。为了获得大电流下低的饱和压降，采用高浓度的集电极接触扩散为了防止表面反型，采用沟道截止环以双极性工艺为基础的P阱BI-CMOS工艺N+NPN管的发射区扩散NMOS管的源、漏区掺杂横向PNP管及纵向PNP管的基区接触扩散可以同时进行完成P+NPN管的基区扩散PMOS管的源、漏区扩散横向PNP管集电区、发射区扩散纵向PNP管的发射区扩散可以同时进行完成以双极性工艺为基础的P阱BI-CMOS工艺栅氧化在PMOS管沟道注入以后进行可获的大电流、高压LDMOS-LOWDOUBLEMOSVDMOS-VERTICALDOUBLEMOS以双极性工艺为基础的双阱BI-CMOS工艺采用N+及P+双埋层双阱结构采用薄的外延层来实现双极器件的高截止频率和窄的隔离宽度利用CMOS工艺的第二层多晶硅作双极器件的多晶发射极