【正文】 新光刻技術(shù) 根據(jù)波長 越小 光刻出的線條寬度 越細(xì) ， 縮小特征尺寸關(guān)鍵在于 改進(jìn)光源 ，盡可能用 波長短 的光源。 電子束曝光技術(shù) 用能量為 1~5Kev的電子束在光刻膠上 掃描 ， 形成所需光刻圖形 。 主要缺點(diǎn)： 效率低 ， 設(shè)備貴 。 第三章 外延 指在單晶襯底上生長一層新單晶的技術(shù)。 ? 外延生長通過控制反應(yīng) 氣流中的雜質(zhì)含量 可方便調(diào)節(jié)外延層中的 雜質(zhì)濃度 ，不依賴于襯底中的雜質(zhì)種類與摻雜水平。 167。 2. 氣相外延生長 VPE 反應(yīng)管 線圈 氣體入口 氣流 ? 石墨板 ? 氣相 四氯化硅在加熱的硅襯底表面與 氫氣 反應(yīng)還原出 硅原子 淀積在表面上。 石墨板射頻線圈加熱： 15002022 ℃ 高溫： SiCl4+2H2→Si+4HCl↑ 釋放出 Si原子在基片表面形成單晶硅，典型生長速度： ~1μm/min。 ? MBE系統(tǒng)基本要求： 超高真空 1010 ~ 1011 τ， 加熱后轟擊準(zhǔn)備 沉積 物質(zhì)形成分子流 ， 在襯底表面淀積生長單晶層 ， 生長速率 ~ ?生長速度慢 ， 設(shè)備昂貴 ， 外延質(zhì)量好 ， 實(shí)施監(jiān)控厚度 、 摻雜濃度和生長質(zhì)量 。 金屬層制備工藝 第三章 二 . 金屬材料的要求 導(dǎo)電性好 、 損耗?。? 與半導(dǎo)體有良好歐姆接觸； 性能穩(wěn)定不與硅反應(yīng)； 臺(tái)階覆蓋性好； 工藝相容 。 第三章 電遷移現(xiàn)象 鋁是 多晶 結(jié)構(gòu) ， 電流通過時(shí)鋁原子受電子作用 沿晶粒邊界向高電位端遷移 ， 使此處出現(xiàn)原子堆積形成 小丘 導(dǎo)致相鄰金屬線斷路 ， 低電位處出現(xiàn) 空洞 導(dǎo)至開路 。 若 鋁向硅中溶解滲透較深時(shí) ， 在 pn結(jié)處就出現(xiàn)漏電甚至短路 。 ? 銅 — 鋁合金 鋁中摻銅， 銅 原子在多晶鋁邊界處分凝阻止 鋁 原子沿晶界遷移，抑制 鋁的 電遷移 。 第三章 1. 金屬層形成的方法 主要采用：物理汽相沉積技術(shù) PVD Pysical Vapor Deposition 最常用 真空蒸發(fā)法 濺射法 真空蒸發(fā)法 把被蒸鍍物質(zhì)加熱，利用被蒸鍍物在高溫時(shí)的飽和蒸汽壓，氣相原子沉積在晶片表面上形成薄膜層。 第三章 真空蒸發(fā)鍍膜 2. 真空蒸發(fā)鍍膜 ? 提高溫度熔解并蒸發(fā)材料 。 ? 利用 歐姆熱加熱材料； 絕緣材料制成坩堝 通 射頻交流電； 利用電磁感應(yīng)加熱材料 。 ? 較容易控制膜厚 。 濺射可用來沉積鋁、鋁合金、鈦、鎢鈦合金、鎢等金屬。為形成良好的歐姆接觸 還要進(jìn)行 合金化 處理。 四 . 合金化 至此，制作的前部工序全部完成。 第三章 167。 2. 鍵合 將芯片內(nèi)部的金屬電極引出后再將金屬絲與封裝管座上外引線相連接 。 隔離技術(shù) 首要問題 采用 隔離技術(shù) 將元器件分離 ,進(jìn)行電學(xué)上的隔離 。高溫 外延時(shí)，下隔離的雜質(zhì)同時(shí) 向上下擴(kuò)散 上隔離 與基區(qū)擴(kuò)散同時(shí)完成， 減小橫向擴(kuò)散展寬所占的面積 第三章 3. 集電極擴(kuò)散隔離 集電極擴(kuò)散隔離 優(yōu)點(diǎn) 隔離占的 面積小 。 SiO2 N硅 Al N硅襯底 SiO2 N+ SiO2 多晶硅 多晶硅 N+ SiO2 第三章 MOS電路： 同一襯底但不同導(dǎo)電類型MOS管間是 自然隔離 ， 因 MOS管都是 在導(dǎo)電類型相反的硅材料上 制成 如：同一硅襯底上的 NMOS 和 PMOS 互補(bǔ)型 CMOS也是如此。 MOS電路中寄生晶體管間的隔離 柵 極 1 柵 極 2 場氧化層 源 極1 源 極 2 漏 極 2 漏 極 1 金屬走線 寄生柵極 寄生溝道 寄生源、漏極 柵氧化層 增加寄生 MOS晶體管的 開啟電壓 增加場氧厚度 提高場區(qū)表面摻雜濃度 第三章 利用氧在 Si3N4中擴(kuò)散非常緩慢的性質(zhì) 。 此外， Si3N4本身氧化過程也非常緩慢。 3. 局部氧化隔離法 介質(zhì) PN結(jié)混合隔離 襯底 氧化 去掉氮化層 SiO2緩沖層 Si3N4 隔離島底部 :PN結(jié)隔離 隔離島側(cè)壁： 絕緣介質(zhì) 第三章 四、 絕緣物上硅隔離 PN結(jié)隔離擊穿電壓較低 (小于 40伏 )，結(jié)電容較大等，在輻射下會(huì)產(chǎn)生較大的 瞬態(tài)電流 導(dǎo)致隔離失敗。 絕緣物上硅隔離技術(shù)（ SoI） 單晶硅薄層 — 絕緣層 — 襯底 在絕緣層襯底上生長的單晶 硅薄層制備電路。 PNP臺(tái)面合金管 P Ge 集電區(qū) N Sb P InGa 基區(qū) 發(fā)射區(qū) 發(fā)射結(jié) e b C 集電結(jié) e b C P 硅 N P 集電區(qū) 集電結(jié) 基區(qū) 發(fā)射區(qū) 發(fā)射結(jié) PNP平面管 第三章 P N+ N Si 分立 npn雙極型 晶體管 第三章 N Si SiO2 在襯底上氧化生長 SiO2層 光刻基區(qū)后進(jìn)行 Ⅲ 族硼擴(kuò)散形成 P型基區(qū) N P SiO2 再進(jìn)行氧化生長 SiO2準(zhǔn)備進(jìn)行發(fā)射區(qū)光刻 光刻后進(jìn)行 Ⅴ 族 磷擴(kuò)散形成 n發(fā)射區(qū) N P SiO2 N + SiO2 N P N+ 再氧化生長SiO2準(zhǔn)備進(jìn)行引線孔光刻 SiO2 N P N+ 光刻后金屬鋁蒸發(fā) 形 成 基區(qū) 、 發(fā)射區(qū)引線 SiO2 N P 型基區(qū) 分立 npn雙極型 晶體管平面工藝 第三章 e b C 進(jìn)行 鋁反刻去掉基區(qū)、發(fā)射區(qū)電極引線 以外的鋁層 N P N+ 鋁 進(jìn)行金屬鋁蒸發(fā) 形 成基區(qū)、發(fā)射區(qū)電極引線 P N+ N Si SiO2 N P N+ 鋁 第三章 P N+ N Si 集 電 區(qū) 基區(qū) 發(fā) 射 區(qū) ?分立雙極型晶體管的 集電極由底座引出 。 ?形成兩個(gè) pn結(jié)時(shí) ， 擴(kuò)散的雜質(zhì)濃度必須考慮載流子的 補(bǔ)償 作用 。 CMOS集成電路工藝 一、 CMOS （ 互補(bǔ)型 MOS電路 ） 在一塊硅片上同時(shí)制備出 NMOS和 PMOS管， 并根據(jù)使用要求合理連接在電路中。 所以稱為 自對準(zhǔn)工藝 。 P型硅 場氧化層 溝道隔離層 多晶硅柵電極 柵氧化層 第三章 本章要求 掌握 氧化、擴(kuò)散、離子注入、光刻等工藝以及在集成電路中的作用。 掌握 N溝 CMOS工藝流程， CMOS晶體管的截面圖和俯視圖。 PN結(jié)隔離雙極集成電路工藝流程