【正文】 ? 工藝與平面工藝兼容 ? 表面平坦化 ? 盡量少占芯片面積 ? 不影響 集成電路 整體性能 隔離技術(shù)滿足五個要求 第三章 ? 標(biāo)準(zhǔn) pn結(jié)隔離 ? pn結(jié)對通隔離 ? 集電極擴散隔離 ? 介質(zhì) PN結(jié)混合隔離 (局部氧化隔離 ) ? 標(biāo)準(zhǔn) SiO2多晶硅介質(zhì)隔離 ? 絕緣物上硅 (SOI技術(shù) ) 隔離方法 第三章 一 .標(biāo)準(zhǔn) PN結(jié)隔離 — 雙極 IC基本隔離 利用 PN結(jié)在反向偏壓下，即處于 反向截止 狀態(tài) ，對器件之間的電學(xué)隔離 第三章 N 外延 集電區(qū) pSi P 基區(qū) N+ N+ b e C P+ 隔 離 墻 P+ 隔 離 墻 NPN型雙極型晶體管示意圖 P+擴散一定要將外延層 擴通與 P襯底 相連 將 P+接電路的低電位，隔離島被反偏的 PN結(jié)包圍 N型外延層被 P型區(qū)域 包圍 隔離島 第三章 N 外延 集電區(qū) pSi P 基區(qū) N+ N+ b e C P+ 隔 離 墻 P+ 隔 離 墻 N 外延 集電區(qū) pSi P 基區(qū) N+ N+ b e C P+ 隔 離 墻 P+ 隔 離 墻 將 P+隔離墻接電路 最低電位 (PN結(jié)處于反偏 ) 就能將各 隔離島的器件 徹底隔離 同一襯底上有兩個 NPN型的雙極型晶體管 第三章 缺點 ?橫向擴散占面積較大， 不利于提高集成度 ?隔離結(jié)面積大， PN結(jié)面積大結(jié)電容效應(yīng)大高頻 特性不好 P襯底 N外延 P + 隔 離 隔 離 隔 離 深度大 易橫向擴散 占面積 深度大 易橫向擴散 占面積 N外延 第三章 e N 外延 集電區(qū) pSi P 基區(qū) N+ N+ b C N 外延 集電區(qū) N +埋層 pSi P 基區(qū) N+ N+ b e C NPN晶體管集電區(qū)埋層引入 電流通道狹長 集電區(qū)電阻率高 電阻較大 增加低電阻率的 N+型埋層 減小集電區(qū)電阻的作用 第三章 2. PN結(jié)對通隔離 P襯底 N +埋層 N 外延 P+ P+ N+ P+ P+ P+基區(qū) 下隔離 上隔離 PN結(jié) 對通隔離 常用于 高速和集成度要求較高 的雙極 IC中 將隔離分為 上、下兩次 完成 下隔離 在外延前完成。 3. 封裝 提供用戶使用集成電路時用作 連接的 外引線 ， 同時對內(nèi)部管芯提供 保護 第三章 167。 引線 封裝 1. 引線 將芯片上的元 、 器件電極與細(xì)金屬絲連接；一般采用 金絲 、 硅鋁絲 。 后續(xù)要進行劃片、裝架、鍵合、 封裝等。 ? 在真空或氮氣等保護下 500℃ 進行合金 化，硅、鋁發(fā)生互溶在界面形成非常薄的合金層，達到 低阻歐姆接觸 。 二 . 濺射鍍膜 第三章 靶 基片 等離子體區(qū) 濺射鍍膜裝置圖 靶原子 第三章 ? 金屬層淀積在芯片的元器件上，光刻后形成所需的 互連線和電極 。 ? 沉積的薄膜合金成分比蒸發(fā)法容易控制 ， 改變加在硅晶片上的偏壓和溫度可控制薄膜許多重要性質(zhì)如：臺階覆蓋和晶粒結(jié)構(gòu)等 。 第三章 1發(fā)射體， 2陽極， 3電磁線圈， 4水冷坩堝， 5收集極， 6吸收極， 7電子軌跡， 8正離子軌跡， 9散射電子軌跡， 10等離子體 吸收反射電子 、 背散射電子 、二次電子 吸收電子束與蒸發(fā)的中性離子碰撞產(chǎn)生的正離子 e型電子槍蒸發(fā)源 示意圖 3. 電子束蒸發(fā) 第三章 大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中 ， 用濺射法取代蒸發(fā)法的優(yōu)點： ? 濺射可在 面積很大 的 靶 上進行 ， 解決 大尺寸硅片沉積薄膜厚度均勻性問題 。 ? 將材料置于高熔點金屬 (W, Mo, Ta, Nb)制成的 加熱絲或舟內(nèi)通直流電 。 濺射法 利用等離子對被濺鍍物電極 (靶 )進行轟擊，使氣相等離子體內(nèi)有被濺鍍物的粒子，這些粒子沉積到晶片上形成薄膜 。 ?多晶硅 用低壓化學(xué)氣相沉積法制備 多晶硅薄膜 ，代替鋁作為MOS器件的 柵極材料 并同時完成互連，與鋁層形成 雙層布線 結(jié)構(gòu) 。 鋁存在的問題 第三章 2. 合金材料和其它材料 大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路常采用其它金屬材料： ?鋁 — 硅合金 合金中硅的含量超過硅在鋁中的固溶度，可避免出現(xiàn)鋁 — 硅互溶問題。 鋁 — 硅互溶 鋁在硅中有一定 固溶度 ， 若 引線孔的硅向鋁中溶解就會在硅中出現(xiàn) 深腐蝕坑 。 金屬鋁 所有金屬都無法同時滿足以上要求， 鋁 是最好的。 3. 分子束外延 MBE 第三章 計算機控制的 分子束外延設(shè)備 第三章 在集成電路制造中 ， 金屬層的 功能 ： 形成器件間的互連線； 形成器件表面要電極 167。 第三章 ? MBE 生長半導(dǎo)體器件級質(zhì)量的膜層 ， 生長厚度為 原子級 。 ? 在 外延中摻入定量的硼、磷元素可控制外延層的電阻率和導(dǎo)電類型。 外延生長技術(shù) 第三章 ? 液相外延 LPE Liquid Phase Epitaxy ? 分子束外延 MBE Molecular Beam Epitaxy ? 氣相外延 VPE Vapor Phase Epitaxy 如金屬有機物氣相外延 MOVPE Metalanic Vapor Phase Epitaxy . 1. 外延分類 第三章 IC中最常用的硅外延工藝 .用加熱提供化學(xué)反應(yīng)所需的能量 (局部加熱 )。 ? 外延與隔離擴散相結(jié)合，可解決雙極型集成電路元器件間的隔離問題。 ? 新生單晶層的晶向取決于襯底，由襯底向外延伸而成，故稱 “ 外延層 ” 。 電子束在光刻膠和硅襯底中會發(fā)生散射 。 因 電 子 波 長 短 ， 能刻出 。 遠紫外 曝光技術(shù) 電子束 曝光技術(shù) Xray 曝光技術(shù) 離子束 曝光技術(shù) 紫外光 第三章 遠紫外曝光技術(shù) 采用 KrF 激光光源： λ=248nm ArF 激光光源： λ=193nm 配合新型光刻膠和多層光刻技術(shù)（移項掩膜技術(shù) ）已能刻出 線條。 根據(jù)物理原理可知 ： 當(dāng)波長為 λ時 ， 不可能光刻出寬度 小于 λ/ 2的線條 。