超大规模集成电路技术基础.ppt

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 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