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1、Chapter 2 Introduction of IC Fabrication 集成电路制造工艺介绍,一、模拟集成电路主要工艺类型：,双极 工艺,标准双极工艺（很少用于新产品开发） 特点：速度快、精度高、承受耐压高、工艺流程简单，缺点是缺乏高性能的纵向PNP管,互补双极工艺（应用最广泛的模拟IC工艺）特点：高性能互补的纵向NPN和PNP管，结合SOI等技术能极大提高模拟IC性能,SiGe平面双极工艺（RF IC的优选工艺平台）特点：将SiGe HBT的优异性能引入到平面双极工艺中，目前ft已超过350GHZ，可与砷化镓器件相媲美,CMOS,标准CMOS工艺（数字电路的主流工艺技术）特点：互补
2、的NMOS、PMOS，工艺流程简单，集成度高,模拟CMOS工艺（应用最广泛的模拟IC工艺）特点：在标准CMOS的基础上集成高品质的无源器件，此外对阈值电压精度和耐压的要求更高,RF CMOS（RF IC） 特点：依靠缩小光刻尺寸提高MOS晶体管的速度，集成模拟IC所必需的高品质无源器件,BiCMOS,BiCMOS工艺（数模混合信号芯片的理想工艺平台）特点：将双极晶体管的高速高驱动与CMOS的低功耗高集成度优势结合,SiGe BiCMOS工艺（RF混合信号芯片优选的解决方案）特点：在BiCMOS优势的基础上再引入SiGe HBT的超高速、低噪声，是模拟IC工艺的重要发展方向之一,BCD（智能功率
3、集成芯片） 特点：在BiCMOS优势的基础上再集成DMOS等功率器件，是智能功率芯片的理想工艺平台,一）双极型工艺 1、元器件结构,电阻：,外延层电阻剖面图,基区电阻剖面图,基区沟道电阻剖面图,发射区电阻剖面图,电容,PN结电容剖面图,MOS电容剖面图,二极管,CB结二极管剖面图,EB结二极管剖面图,次表面齐纳二极管剖面图,表面齐纳二极管剖面,肖特基二极管剖面图,带基极保护环的 肖特基二极管剖面图,三极管,衬底PNP晶体管剖面图,横向PNP晶体管剖面图,2、典型的PN结隔离的双极型电路工艺流程,P型单晶片,衬底准备,工艺流程：,衬底准备（P型）, 光刻n+埋层区, 氧化, n+埋层区注入, 清
4、洁表面, 生长n-外延, 隔离氧化, 光刻p+隔离区, p+隔离注入, p+隔离推进, 光刻硼扩散区, 硼扩散, 氧化, 光刻磷扩散区, 磷扩散, 氧化, 光刻引线孔, 清洁表面, 蒸镀金属, 反刻金属, 钝 化, 光刻钝化窗口, 后工序,埋层区, 隔离墙, 硼扩区, 磷扩区, 引线孔, 金属连线, 钝化窗口,光刻掩膜版简图汇总：,二）、MOS集成电路芯片制造工艺 （N阱硅栅CMOS工艺）,1、CMOS工艺中的元器件结构,电阻,NSD和PSD电阻结构剖面图,多晶硅电阻结构剖面图,N阱电阻结构剖面图,电容,CMOS工艺中PMOS晶体管电容剖面图,CMOS工艺中N阱电容剖面图,多晶硅-多晶硅电容器
5、剖面图,二极管,PSD/N阱齐纳二极管剖面图,PSD保护环肖特基二极管剖面图,MOS晶体管,N阱CMOS工艺中MOS晶体管剖面图,P阱CMOS工艺中MOS晶体管剖面图,双阱CMOS工艺中MOS晶体管剖面图,2、主要工艺流程图,P型单晶片,衬底准备,氧化、光刻N-阱(nwell),工艺流程：,N-阱注入，N-阱推进,退火，清洁表面,长薄氧、长氮化硅、光刻场区(active反版),场区氧化（LOCOS）, 清洁表面 (场区氧化前可做N管场区注入和P管场区注入）,栅氧化,淀积多晶硅，多晶硅N+掺杂，反刻多晶 （polysiliconpoly),P+ active注入（Pplus）（ 硅栅自对准） （
6、polysiliconpoly),N+ active注入（Nplus Pplus反版） （ 硅栅自对准）,淀积BPSG，光刻接触孔(contact)，回流,蒸镀金属1，反刻金属1（metal1),绝缘介质淀积，平整化，光刻通孔(via),蒸镀金属2，反刻金属2（metal2),钝化层淀积，平整化，光刻钝化窗孔(pad),光刻掩膜版简图汇总：,N阱,有源区,多晶,Pplus,Nplus,引线孔,金属1,通孔,金属2,钝化,三）、SiGe BiCMOS工艺流程简介,P型衬底材料准备,NBL光刻,高剂量砷离子注入,P型衬底材料,砷离子注入,光刻胶,大面积PBL中剂量硼离子注入,高温退火推结,NBL,
7、PBL,外延层生长，在硅片上生长一层N-外延层,NBL,PBL,N-外延层,PWELL光刻，硼离子注入,高温退火推阱，形成P阱,NBL,PBL,P阱,N-外延层,淀积一层SiO2/Si3N4（场氧保护层）,ISO光刻、刻蚀，开出场氧区域,NBL,PBL,N-外延层,P阱,氮化硅,二氧化硅,场区,隔离场氧化,氧化后去掉氮化硅,NBL,PBL,P阱,N-外延层,场氧,NSINK光刻，高能量高剂量磷注入,高温退火，形成与NBL相连的N+穿透层,NBL,PBL,P阱,场氧,N-外延层,N+穿透（HBT集电极）,NSINK,栅氧生长，生长一层高质量的栅氧化层,LPCVD第一层多晶硅,NBL,PBL,P阱
8、,N-外延层,场氧,栅氧,多晶硅,NSINK,POLY1光刻，开出MOS管栅及HBT外基区部分,刻蚀多晶硅二氧化硅,栅,栅,HBT外基区,NMOS管LDD光刻、低剂量磷注入,PMOS管LDD光刻、低剂量BF2注入,PLDD,NLDD,LPCVD淀积一层二氧化硅,LPCVD SiO2,RIE各向异性刻蚀SiO2，形成Spacer,Spacer侧墙,NSD光刻，高剂量砷离子注入,PSD光刻,高剂量BF2离子注入,BF2离子注入,光刻胶,MOS管源漏退火,MOS管制作基本完成,P+掺杂多晶硅（SiGe HBT外基区）,淀积一层SiO2，作为MOS管栅保护层,SiGe 基区窗口光刻，刻蚀SiO2/多晶硅/SiO2,SiGe HBT基区窗口,选择性外延生长一层SiGe基区,SiGe基区,P+多晶硅外基区,LPCVD Si3N4,RIE刻蚀Si3N4,形成发射极Spacer,Spacer,第二层多晶硅淀积,发射极砷注入、刻蚀多晶硅、快速退火激活杂质,SiGe基区,发射极,介质层淀积,CONT光刻、刻蚀，露出接触孔,接触孔,第一层金属布线,MET1光刻，刻蚀金属,芯片表面钝化保护层淀积，工艺流程结束,四）集成电路芯片制造工艺流程汇总,
