微电子与光电子集成技术-09

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1、半导体集成光电子学西安电子科技大学微电子学院目录第1章概述第2章光发射器件及集成技术第3章光接收器件及集成技术第4章光波导器件及集成技术第5章光电子专用集成电路西安电子科技大学第7章微电子与光电子混合集成技术第6章硅基光电子集成回路第8章微电子与光电子集成技术展望西安电子科技大学第1章概述1.1微电子技术简介1.2光电子技术简介1.3工艺与制备1.4微电子与光电子集成技术简介近代电子信息的发展第1章概述西安电子科技大学电子计算机技术微电子技术光电子技术西安电子科技大学1.1微电子技术简介目前的微电子制造技术可以分为4个方面：◆双极型制造工艺◆M

2、OS制造工艺◆Bi-CMOS制造工艺◆SOI制造工艺西安电子科技大学一、双极型微电子技术简介■由于双极型工艺过程复杂、成本高、集成度低，在现代的超大规模集成电路中已经很少使用；■但是双极型工艺速度快、较大的电流驱动能力等特点是CMOS工艺所达不到的；■在某些情况下，作为CMOS工艺的补充，双极型工艺仍被少量地使用。1.1微电子技术简介西安电子科技大学一、双极型微电子技术简介■双极型三极管是双极型工艺的典型器件。1.1微电子技术简介西安电子科技大学一、双极型微电子技术简介1.1微电子技术简介双极型制造工艺可以粗略的分为两类：■元器件间需要做电隔离

3、；■元器件间不需要做电隔离，而只需自然隔离。电隔离的方法很多，如pn结隔离、全介质隔离、pn结-介质混合隔离等。西安电子科技大学一、双极型微电子技术简介1.1微电子技术简介采用pn结隔离分为三种结构：（1）标准下埋集电极三极管（SBC）；（2）集电极扩散隔离三极管（CDI）；（3）三重扩散三极管（3D）。西安电子科技大学一、双极型微电子技术简介1.1微电子技术简介一、双极型微电子技术简介1.1微电子技术简介典型的pn结隔离的双极型工艺流程复杂，总的工序一般有40多道。以标准下埋集电极（SBC）工艺的主要流程为例。二、MOS微电子技术简介1.1微

4、电子技术简介■MOS场效应晶体管通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力；■MOS场效应晶体管不仅具有双极型三极管体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，而且还具有输入阻抗高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点；■因而在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。西安电子科技大学二、MOS微电子技术简介1.1微电子技术简介■MOS晶体管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单极型器件；■MOS晶体管可分为增强型晶体管与耗尽型晶体管两种；■根据沟道掺杂不同，又可分为N沟道增强型晶体管、P沟道增强型晶体

5、管、N沟道耗尽型晶体管、P沟道耗尽型晶体管四种。西安电子科技大学二、MOS微电子技术简介1.1微电子技术简介■增强型晶体管与耗尽型晶体管的区别在于，耗尽型晶体管存在原始导电沟道，而增强型晶体管没有原始导电沟道。西安电子科技大学二、MOS微电子技术简介1.1微电子技术简介■将P沟道MOS晶体管与N沟道MOS晶体管同时运用到一个集成电路中就构成了CMOS集成电路；■CMOS集成电路用P沟道MOS管作为负载器件，N沟道MOS管作为驱动器件，因此在同一个衬底上同时制作P沟道MOS晶体管和N沟道MOS晶体管；■在制作中，必须将一种MOS晶体管制作在衬底上

6、，而将另一种MOS晶体管制作在比衬底高的阱中。西安电子科技大学二、MOS微电子技术简介1.1微电子技术简介双阱工艺CMOS器件的结构示意图■CMOS集成电路工艺根据阱的导电类型可以分为P阱工艺、N阱工艺和双阱工艺。西安电子科技大学二、MOS微电子技术简介1.1微电子技术简介双阱工艺CMOS器件主要流程西安电子科技大学二、MOS微电子技术简介1.1微电子技术简介双阱工艺CMOS器件主要流程西安电子科技大学三、Bi-CMOS微电子技术简介1.1微电子技术简介■Bi-CMOS技术是一种将CMOS器件和双极型器件集成在同一芯片上的技术；■Bi-CMOS

7、技术综合了双极型器件高跨导和强负载驱动能力及CMOS器件高集成度和低功耗的优点，使这两者取长补短，发挥各自优点，是高速、高集成度、高性能超大规模集成电路又一可取的技术路线；■在高性能数字与模拟集成电路领域，Bi-CMOS技术将是一种强有力的解决方案之一。西安电子科技大学三、Bi-CMOS微电子技术简介1.1微电子技术简介在工艺流程上，Bi-CMOS技术仅是在MOS工艺或者双极型工艺中加入有限的工艺步骤来实现的。目前Bi-CMOS的制作工艺主要分为两大类：■低端Bi-CMOS工艺：以CMOS工艺为基础，将一些少量的中速双极型器件集成到大量集成的C

8、MOS器件中。又可分为P阱Bi-CMOS工艺和N阱Bi-CMOS工艺。■高端Bi-CMOS工艺：以双极型工艺为基础，在双极型工艺中集成进少量CMOS器