IC工艺技术1-引言和硅衬底.ppt

《IC工艺技术1-引言和硅衬底.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、集成电路工艺技术系列讲座集成电路工艺技术讲座第一讲集成电路工艺技术引言和硅衬底材料引言集成电路工艺技术发展趋势器件等比例缩小原理平面工艺单项工艺工艺整合集成电路制造环境讲座安排集成电路技术发展趋势特征线宽不断变细、集成度不断提高摩尔定律：芯片上晶体管每一年半翻一番芯片和硅片面积不断增大数字电路速度不断提高结构复杂化、功能多元化芯片价格不断降低IC技术发展趋势(1)特征线宽随年代缩小IC技术发展趋势(1)特征线宽随年代缩小19881992199519971999200120022005CD(um)1.00.50.350.250.180.150.130.10IC技术发展趋

2、势(1)集成度不断提高－摩尔定律IC技术发展趋势(2)硅片大直径化直径mm(inch)75(3)100(4)125(5)150(6)200(8)300(12)引入年代197219751977198419901997IC技术发展趋势(3)CPU运算能力年代CPU型号运算能力(MIPS)19822861198838681991486201995Pentium1001996Pentium-22501998Pentium-38002001Pentium-42000IC技术发展趋势(4)结构复杂化　功能多元化BipolarCMOSBiCMOSDMOSBCDIC技术发展趋势(5)芯

3、片价格不断降低MOSFET等比例缩小基本长沟道MOSFET器件特性短沟道效应*开启电压Vth下降*漏极导致势垒下降*源漏穿通*亚开启电流增加基本长沟道MOSFET器件VDPn+n+Qn(y)=-[Vg-V(y)-2]Co+2qNa[2+V(y)]dV=IDdR=IDdy/ZQn(y)ID=Z/LCo{(VG-2-VD/2)VD-2/32qNa/Co[(VD+2)2/3-(2)2/3]}QnVG短沟道效应开启电压降低输出饱和特性差LVtVdsIds短沟道效应亚开启电流增加VgIdVd=4V1V0.1VMOSFET等比例缩小示意MOSFET等比例缩小规

4、则参数变量缩小因子几何尺寸W,L,tox,xj1/λ电压VDS,VGS1/k掺杂浓度NA,NDλ2/k电场Eλ/k电流IDSλ/k2门延迟Tk/λ2恒电场和恒电压缩小参数变量恒电场恒电压几何尺寸W,L,tox,xj1/λ1/λ电压VDS,VGS1/λ1掺杂浓度NA,NDλλ2电场E1λ电流IDS1/λλ门延迟T1/λ1/λ2双极型晶体管的等比例缩小发射极条宽k基区掺杂浓度k1.6集电区掺杂浓度k2基区宽度k0.8集电区电流密度k2门电路延迟时间k平面工艺－图形转移技术氧化硅光刻胶硅衬底掩膜平面工艺－制造二极管平面工艺－制造二极管集成电路单项工艺扩散离子注入光刻刻蚀图形转

5、移工艺掺杂工艺外延薄膜工艺CVD溅射蒸发工艺整合双极集成电路*数字双极集成电路－高速*模拟双极集成电路－精度（含电容，pnp)CMOS集成电路*数字逻辑，存储器CMOS*数字模拟混合CMOSBiCMOS集成电路高压功率MOSBCD集成电路双极集成电路工艺埋层光刻P(111)Sub10-20-cm双极集成电路工艺埋层扩散P衬底N+埋层双极集成电路工艺外延PSubN-EpiN+埋层双极集成电路工艺隔离光刻PSubN-EpiN+双极集成电路工艺隔离扩散N-EpiN+P+P+双极集成电路工艺基区扩散N埋层P+P+基区双极集成电路工艺发射区扩散N+P+P+pN+N+双极集成电路

6、工艺接触孔光刻N+P+P+pN+N+双极集成电路工艺金属连线N+P+P+pN+N+集成电路制造环境超净厂房无尘、恒温、恒湿超净水超净气体常用气体(N2、O2、H2)纯度>99.9999%颗粒控制严0.5/L超净化学药品纯度、颗粒控制IC制造环境(1)净化级别和颗粒数净化级别颗粒数／立方英尺0.12um0.2um0.3um0.5um0.289.912.140.870.281357.53110350753010100----7503001001000------------1000净化室IC制造环境(2)超纯水极高的电阻率（导电离子很少）18M无机颗粒数<5ppb(SiO

7、2)总有机碳（TOC)<20ppb细菌数0.1/mlIC制造环境(3)超纯化学药品DRAM64k256K4M64M1G线宽(um)3.02.01.00.50.25试剂纯度10ppm5ppm100ppb80ppb10ppb杂质颗粒0.5u0.2u0.1u0.05u0.025u颗粒含量（个／ml)1000100152.51金属杂质1ppm100ppb50ppb讲座安排引言和硅衬底光刻湿法腐蚀和干法刻蚀扩散和热氧化离子注入外延CVD金属化双极集成电路工艺技术CMOS集成电路工艺技术硅衬底材料硅衬底材料CZ(直拉）法生长单晶硅片准备（切割－研磨－