集成电路工艺流程

集成电路中双极性和CMOS工艺流程

摘 要：本文首先介绍了集成电路的发展，对集成电路制作过程中的主要操作进行了简要讲述。双极性电路和MOS电路时集成电路发展的基础，双极型集成电路器件具有速度高、驱动能力强、模拟精度高的特点，但是随着集成电路发展到系统级的集成，其规模越来越大，却要求电路的功耗减少，而双极型器件在功耗和集成度方面无法满足这些方面的要求。CMOS电路具有功耗低、集成度高和抗干扰能力强的特点。文章主要介绍了双极性电路和CMOS电路的主要工艺流程，最后对集成电路发展过程中出现的新技术新工艺以及一些阻

碍集成电路发展的因素做了阐述。

关键词：集成电路，双极性工艺，CMOS工艺

ABSTRACT This paper first introduces the development of integrated circuits, mainly operating in the process of production for integrated circuits were briefly reviewed. Bipolar and MOS circuit Sas the basis for the development of integrated circuit. Bipolar integrated circuits with high speed, driving ability, simulated the characteristics of high precision, but with the development of integrated circuit to the system level integration, its scale is more and more big.So, reducing the power consumption of the circuit is in need, but bipolar devices in power consumption and integration can't meet these requirements. CMOS circuit with low power consumption, high integration and the characteristics of strong anti-interference ability. This paper mainly introduces the bipolar circuit and CMOS circuit the main technological process.finally, the integrated circuit appeared in the process of development of new technology and new technology as well as some factors hindering the development of the integrated circuit are done in this paper.

KEY WORDS integrated circuit, Bipolar process, CMOS process

引言

集成电路（IC）是把多个器件（如晶体管、电阻、电容等）及其间的连线同时制作在一个芯片上，形成的一块独立的、具有一定功能的整体电路。从1947年12月美国贝尔实验室的巴丁和布拉顿制作出第一只点接触的半导体晶体管至今只有40多年的历史，但其发展速度十分迅速，现在已经应用于我们生活的方方面面，国家的建设和国防更是离不，开集成电路。集成电路的出现使电子设备向着微型化、高速度、低功耗和智能化发展，加快了人类进入信息时代的步伐。双极型集成电路器件具有速度高、驱动能力强、模拟精度高的特点，在集成电路发展初期得到了广泛应用，双极性工艺是集成电路制作的基础，因此掌握基本的双极性工艺流程的制作过程是掌握集成电路工艺过程的基础。但是随着集成电路发展到系统级的集成，其规模越来越大，却要求电路的功耗减少，而双极型器件在功耗和集成度方面无法满足这些方面的要求。CMOS电路具有功耗低、集成度高和抗干扰能力强的特点。因此CMOS在现在的集成电路中被广泛应用，掌握基本的CMOS的工艺流程也是集成电路学习设计与制作过程中所必须的。下面首先对集成电路制作过程作简要讲述，然后对双极性工艺和CMOS工艺进行主要讲解。最后对集成电路发展过程中出现的新技术以及阻碍集成电路发展的一些因素做了概述。

一、集成电路简介

Intel 公司的创始人摩尔在1956年预测了集成电路发展趋势，指出集成度随时间指数增长的规律。1975年又进一步预测了未来的发展，指出集成度每18个月翻一番的增长规律。集成电路迅速发展的原因主要是：1、特征尺寸不断缩小，大约每三年缩小2倍。2、芯片面积不断增大，大约每三年增大1.5倍。3、器件和电路结构不断改进。

集成电路器件制作过程中的主要操作有三种（1）、形成某种材料的薄膜：在集成电路的制作过程中要形成二氧化硅膜、多晶硅膜、氮化硅膜、一些金属的硅化物膜以及作为连线的金属膜，等等。形成这些薄膜的方法主要是化学汽相沉积（Chemical Vapor Deposition, 简称CVD）或物理汽相沉积（Physical Vapor Deposition, 简称PVD）。CVD：气态反应原料在固态基体表面反应并淀积成薄膜。

PVD：真空条件下，用蒸发、溅射、离子轰击等方法产生原子或原子团，并最终使材料淀积在基片上。（2）、在各种薄膜材料上形成需要的图形： 图形的加工是通过光刻和刻蚀来完成的。光刻和刻蚀的作用就是把设计好的集成电路版图上的图形复制到硅片上。目前的光刻主要是光学光刻，是把掩膜板上的图形转移到硅片上。具体包括甩胶（正胶和负胶）、曝光、显影、刻蚀、去胶五个步骤。具体的操作过程如下：

●甩胶—在硅片上均匀涂敷一层光刻胶

● 曝光—把涂胶的硅片放在掩膜板下，经过光照（一般为紫外光），使掩膜板上亮的区域对应的光刻胶被曝光，而掩膜板上暗的区域对应的光刻胶不能被曝光。 ●显影—通过物理或化学方法把没曝光的胶（针对负胶）去掉。显影后掩膜板上的图形就转移到光刻胶上。

●刻蚀—把没有光刻胶保护的那部分SiO2去掉。刻蚀后掩膜板上的图形就转移到了SiO2膜上，以前采用化学溶液进行刻蚀，称为湿法刻蚀。但因湿法刻蚀不能精确控制刻蚀速率，难以实现精细图形。目前集成电路加工都采用干法刻蚀，如反应离子（Reaction Ion Etching，简称RIE）刻蚀。

●去胶—最后去除残留在硅片上的所有光刻胶，就得到了完成某种图形加工的硅片。

（3）通过掺杂改变材料的电阻率或类型：在集成电路的制作过程中可以通过扩

散和离子注入的方法来改变材料的电阻率，或改变局部的杂质类型。为了避免高温过程对器件和电路性能的影响，目前集成电路主要采用离子注入的方法进行掺杂。离子注入是在常温下进行的，但离子注入后需要高温退火处理。进行高温退火的作用：1、激活杂质 2、 进一步扩散3、损伤恢复。

集成电路是将多个器件及其之间的连线制作在同一个基片上，使器件结构和分立元件有所不同，即产生寄生的有源器件和无源器件。寄生效应对电路的性能有一定的影响，因此各个元件之间的隔离是集成电路中必须考虑的问题。现阶段比较常用的隔离方法主要有两种：pn结隔离和介质隔离。pn结隔离的原理是利用pn结的单向导电性，把集成电路中的两个不同器件之间用pn结隔离开，只要使pn结处于反偏状态，就可以实现两个器件之间的电学隔离。而介质隔离利用的是氧化物的绝缘性，在不同的器件之间形成氧化物隔离环从而达到器件之间电隔离的目的，比较常用隔离介质是二氧化硅。

二、双极性工艺流程

典型的pn结隔离工艺是实现集成电路制造的最原始工艺，迄今为止产生的双极型集成电路制造工艺都是在此基础上为达到特定的目的增加适当的工序来完成的。这里以pn结隔离的npn晶体管的形成过程为例，介绍双极型集成电路的制造工艺，下面为其具体过程。

（1）衬底的选择：为了提高器件性能一般选择，<100>晶向的硅片，因为<100>晶向的硅界面态密度低，缺陷少，迁移率高。为了使隔离结有较高的击穿电压同时又不使外延层在后续工艺中下推的距离太多，衬底的电阻率通常选择ρ≈10Ω.cm。

（2）第一次光刻----N+隐埋层扩散孔光刻：一般来讲，双极型集成电路各元器件均从表面实现互联，所以为了减少集电极串联电阻效应，减小寄生pnp晶体管的影响，在制作元器件的 …… 此处隐藏：5773字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……