Ch2、3集成电路器件工艺.ppt

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1、第2章双极集成电路器件工艺2.1双极型集成电路的制造工艺2.2集成双极晶体管的寄生效应2.1双极型集成电路的基本制造工艺第一块平面工艺集成电路专利2.1.1双极硅工艺早期的双极性硅工艺：NPN三极管先进的双极性硅工艺：NPN三极管NPN管的版图与剖面图埋层区隔离墙硼扩区磷扩区引线孔金属连线钝化窗口GNDViVoVDDTR（1）典型PN结隔离工艺流程P-Sub衬底准备（P型）光刻n+埋层区氧化n+埋层扩散清洁表面P-Sub（1）典型PN结隔离工艺流程（续1）生长n-外延隔离氧化光刻p+隔离区p+隔离

2、扩散p+隔离推进、氧化N+N+N-N-（1）典型PN结隔离工艺流程（续2）光刻硼扩散区P-SubN+N+N-N-P+P+P+硼扩散氧化（1）典型PN结隔离工艺流程（续3）光刻磷扩散区磷扩散氧化P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP（1）典型PN结隔离工艺流程（续4）光刻引线孔清洁表面P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP（1）典型PN结隔离工艺流程（续5）蒸镀金属反刻金属P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP（1）典型PN结隔离工艺流程（续6）钝化P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP

3、光刻钝化窗口后工序（2）典型PN结隔离工艺光刻掩膜版汇总埋层区隔离墙硼扩区磷扩区引线孔金属连线钝化窗口GNDViVoVDDTR（3）外延层电极的引出欧姆接触电极：金属与参杂浓度较低的外延层相接触易形成整流接触（金半接触势垒二极管）。因此，外延层电极引出处应增加浓扩散。BP-SubSiO2光刻胶N+埋层N–-epiP+P+P+SiO2N–-epiPPN+N+N+钝化层N+CECEBB（4）埋层的作用1.减小串联电阻（集成电路中的各个电极均从上表面引出，外延层电阻率较大且路径较长。BP-SubSiO2光刻胶N+埋

4、层N–-epiP+P+P+SiO2N–-epiPPN+N+N+钝化层N+CECEBB2.减小寄生pnp晶体管的影响集成电路中的晶体管及其寄生效应集成NPN晶体管常用图形及特点（1）单基极条形结构简单、面积小寄生电容小电流容量小基极串联电阻大集电极串联电阻大P-SubN–-epiP+P+PN+N+CEB集成NPN晶体管常用图形及特点（2）双基极条形与单基极条形相比：基极串联电阻小电流容量大面积大寄生电容大N–-epiP+PN+N+CEBP-SubP+BN+集成NPN晶体管常用图形及特点（3）双基极双集电极形与双基极条形相比：集

5、电极串联电阻小面积大寄生电容大N–-epiP+PN+N+CEBP-SubP+BN+N+C集成NPN晶体管常用图形及特点（4）双射极双集电极形与双基极双集电极形相比：集电极串联电阻小面积大寄生电容大N–-epiP+PN+N+CP-SubP+N+N+CBN+EE集成NPN晶体管常用图形及特点（5）马蹄形电流容量大集电极串联电阻小基极串联电阻小面积大寄生电容大集成NPN晶体管常用图形及特点（6）梳状思考题1.提高β值的途径有哪些？为什么发射区要做N+扩散，集电区要做N-掺杂？电流分配与控制IE=IEN+IEP且有IEN>>IEPI

6、EN=ICN+IBN且有IEN>>IBN，ICN>>IBNIC=ICN+ICBOIB=IEP+IBN－ICBOIE=IC+IBVBBVCC提高NPN管β值的途径P-SubN–-epiP+P+PN+N+CEB①提高发射区浓度（注意：重掺杂理论）②降低基区浓度（同时采用高阻外延）③减薄基区宽度（加深发射结深度或减小集电结的深度）④选择高寿命材料,改善表面态PN+N+PPN+N+双磷扩散结构N–-epiP+PN+N+CEBP-SubN–-epiP+P+PN+N+CEBN+N+普通NPN管超增益NPN管双硼扩散结构N–-epiP+P

7、N+N+CEBP-SubN–-epiP+P+PN+N+CEB普通NPN管超增益NPN管P超增益管的特点P-SubN–-epiP+P+PN+N+CEBPN+N+N+N+①采用圆形发射区（周界短,受表面态影响小）②应用时BC结偏置限制在0V左右（减小基区宽度调制的影响）双极集成电路中的基本器件是NPN管，但在模拟电路中也往往需要PNP管，因为集成电路的工艺主要是针对大量应用的NPN晶体管设计的，因此在一般情况下，PNP管都是在与NPN管制造工艺兼容的情况下制造的。在集成电路中常用的PNP管主要有两大类：横向PNP管和衬底PNP管

8、。制作工艺与NPN管制作工艺完全兼容，在进行NPN管基区扩散的同时形成了PNP瞥的发射区和集电区。为了减小寄生PNP管的影响，可以从版图和工艺上采取措施。异质结双极晶体管（HBT）AlGaAs/GaAs基异质结双极性晶体管(a)(b)图4.3GaAsHBT的剖面图(a)和能带结构(b)○○