超大规模集成电路技术基础

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1、第9章工艺集成IC制造工艺流程—原始材料：抛光晶片—薄膜成型：外延膜、电介质膜、多晶硅膜、金属膜，氧化膜—掺杂与光刻：扩散、注入、各种光刻—刻蚀：湿法与干法—IC芯片：图形转换到晶片IC芯片与集成度—小规模集成电路SSI：元件数个—中规模集成电路MSI：元件数个黄君凯教授图9-1IC制造流程—大规模集成电路LSI：元件数个—超大规模集成电路VLSI：元件数个—特大规模集成电路ULSI：元件数个黄君凯教授图9-2晶片与单个元件9.1无源元件9.1.1集成电路电阻器（1）工艺方法—淀积有阻抗作用的膜层，再经光刻和刻蚀形成电阻器。—在衬底上掺杂导电类型相反的杂质

2、，形成电阻器。黄君凯教授图9-3集成电阻器（2）电阻计算对上图长宽分别为L和W的直条型电阻器，在深度x处的微分截面为，则与表面平行的P型硅薄层电导为式中和分别是空穴迁移率和x处掺杂浓度。对结深的电阻器，令一个方形电阻的电导为：，（9-1）则当L=W时，G=g，因此电阻值为：，（9-2）式中称为方块电阻，单位为，则：，（9-3）黄君凯教授【讨论】式（9-1）表明：掺杂工艺决定方块电阻。式（9-3）表明：值确定以后，电阻值取决与图形尺寸。端头接触处阻值为0.65，拐角处阻值也为0.65。9.1.2集成电路电容器—MOS电容器：重掺杂材料构成电容器的下电极，既减

3、少串联电阻，又使MOS电容量与外加电压无关。—PN结电容器：反偏作用导致电容量随偏压变化，且串联电阻较高。黄君凯教授黄君凯教授图9-4集成电路电容器9.1.3集成电路电感器（1）工艺方法黄君凯教授图9-5螺旋电感器（2）品质因子（9-4）式中R为电感器阻值，为频率，平板型螺旋电感器的电感L为：（9-5）式中为真空磁导率，n为旋转圈数，r为螺旋半径，L是以亨利为单位的电感量。【讨论】提高值方法使用低介质常数材料（<3.9），减少金属线与衬底耦合电容。使用厚膜金属或低阻值金属，减小金属线的固有电阻。使用绝缘衬底，减小硅衬底电阻。黄君凯教授9.2双极晶体管技术双

4、极晶体管结构【注意】埋层：提供电流的低阻值通道和反偏隔离。黄君凯教授图9-6集成电路中的双极晶体管双极晶体管的隔离：结隔离和氧化物隔离黄君凯教授图9-7双极晶体管隔离方法