集成电路制造工艺流程.ppt

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国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理1第一章第一章集成电路制造工艺流程集成电路制造工艺流程集成电路（集成电路（IntegratedCircuit）制造工艺是集成电路实制造工艺是集成电路实现的手段，也是集成电路设计的基现的手段，也是集成电路设计的基础。

础。

2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理21.无生产线集成电路设计技术随着集成电路发展的过程，其发展的总趋势是革新工艺、提高集成度和速度革新工艺、提高集成度和速度。

设计工作由有生产线集成电路设计有生产线集成电路设计到无生无生产线集成电路设计产线集成电路设计的发展过程。

无生产线无生产线（Fabless）集成电路设计公司。

如美国有200多家、台湾有100多家这样的设计公司。

引言引言2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理32.代客户加工（代工）方式芯片设计单位和工艺制造单位的分离芯片设计单位和工艺制造单位的分离，即芯片设计单位可以不拥有生产线而存在和发展，而芯片制造单位致力于工艺实现，即代客户加工（简称代工）方式代客户加工（简称代工）方式。

代工方式已成为集成电路技术发展的一个重要特征重要特征。

引言引言2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理43.PDK文件首先，代工单位代工单位将经过前期开发确定的一套工艺工艺设计文件设计文件PDK（PocessDesignKits）通过因特网传送给设计单位。

nPDK文件包括：

工艺电路模拟用的器件的器件的SPICESPICE（SimulationProgramwithICEmphasis）参参数数，版图设计用的层次定义层次定义，设计规则设计规则，晶体管、晶体管、电阻、电容等元件和通孔（电阻、电容等元件和通孔（VIAVIA）、焊盘等基本）、焊盘等基本结构的版图结构的版图，与设计工具关联的设计规则检查设计规则检查（DRCDRC）、参数提取（）、参数提取（EXTEXT）和版图电路对照）和版图电路对照（LVSLVS）用的文件。

）用的文件。

引言引言2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理54.电路设计和电路仿真设计单位设计单位根据研究项目研究项目提出的技术指标技术指标，在自己掌握的电路与系统知识电路与系统知识的基础上，利用PDK提供的工艺数据工艺数据和CAD/EDACAD/EDA工具工具，进行电路设计、电电路设计、电路仿真（或称模拟）和优化、版图设计、设计规路仿真（或称模拟）和优化、版图设计、设计规则检查则检查DRCDRC、参数提取和版图电路图对照、参数提取和版图电路图对照LVSLVS，最终生成通常称之为GDS-GDS-格式的版图文件格式的版图文件。

再通过因特网传送到代工单位。

引言引言2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理65.掩模与流片代工单位代工单位根据设计单位提供的GDS-GDS-格式格式的版图版图数据数据，首先制作掩模（制作掩模（MaskMask），将版图数据定义的图形固化到铬板等材料的一套掩模上。

一张掩模一方面对应于版图设计中的一层的图形，另一方面对应于芯片制作中的一道或多道工艺。

在一张张掩模的参与下，工艺工程师完成芯片的芯片的流水式加工流水式加工，将版图数据定义的图形最终有序的将版图数据定义的图形最终有序的固化到芯片上固化到芯片上。

这一过程通常简称为“流片流片”。

引言引言2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理7代工（代工（FoundryFoundry）厂家）厂家很多，如：

n无锡上华（0.6/0.5mCOS和4mBiCMOS工艺）n上海先进半导体公司（1mCOS工艺）n首钢NEC（1.2/0.18mCOS工艺）n上海华虹NEC（0.35mCOS工艺）n上海中芯国际（8英寸晶圆0.25/0.18mCOS工艺）引言引言6.代工工艺2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理8代工（代工（FoundryFoundry）厂家）厂家很多，如：

n宏力8英寸晶圆0.25/0.18mCMOS工艺n华虹NEC8英寸晶圆0.25mCMOS工艺n台积电（TSMC）在松江筹建8英寸晶圆0.18mCMOS工艺n联华（UMC）在苏州筹建8英寸晶圆0.18mCMOS工艺等等。

引言引言6.代工工艺2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理97.境外代工厂家一览表2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理10nF&F（FablessandFoundry）模式n工业发达国家通过组织无生产线IC设计的芯片计划来促进集成电路设计的专业发展、人才培养、技术研究和中小企业产品开发，而取得成效。

n这种芯片工程芯片工程通常由大学或研究所作为龙头单位负责人员培训、技术指导、版图汇总、组织芯片的工艺实现，性能测试和封装。

大学教师、研究生、研究机构、中小企业作为工程受益群体，自愿参加，并付一定费用。

引言引言8.芯片工程与多项目晶圆计划2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理118.芯片工程与多项目晶圆计划RelationofF&F（无生产线与代工的关系无生产线与代工的关系）2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理12n多项目晶圆多项目晶圆MPWMPW（multi-projectwafer）技术服务是一种国际科研和大学计划的流行方式。

nMPW技术把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片（宏芯片（Macro-ChipMacro-Chip）上然后以步进的方式排列到一到多个晶圆上，制版和硅片加工费用由几十种芯片分担，极大地降低芯片研制成本，在一个晶圆上可以通过变换版图数据交替布置多种宏芯片。

引言引言8.芯片工程与多项目晶圆计划2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理13代工单位与其他单位关系图代工单位与其他单位关系图2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理14集成电路制造工艺分类集成电路制造工艺分类1.双极型工艺（双极型工艺（bipolar）2.MOS工艺工艺3.BiMOS工艺工艺2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理151-1双极集成电路典型的双极集成电路典型的PN结隔离工艺结隔离工艺2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理16思考题思考题1.需要几块光刻掩膜版需要几块光刻掩膜版（mask）?

2.每块掩膜版的作用是什么？

每块掩膜版的作用是什么？

3.器件之间是如何隔离的？

器件之间是如何隔离的？

4.器件的电极是如何引出的？

器件的电极是如何引出的？

5.埋层的作用？

埋层的作用？

2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理17双极集成电路的基本制造工艺，可以粗双极集成电路的基本制造工艺，可以粗略的分为两类：

一类为在元器件间要做隔离略的分为两类：

一类为在元器件间要做隔离区。

隔离的方法有多种，如区。

隔离的方法有多种，如PN结隔离结隔离，全介全介质隔离质隔离及及PN结结-介质混合隔离介质混合隔离等。

另一类为等。

另一类为器件间的自然隔离。

器件间的自然隔离。

典型典型PN结隔离工艺是实现集成电路制结隔离工艺是实现集成电路制造的最原始工艺，迄今为止产生的各种双极造的最原始工艺，迄今为止产生的各种双极型集成电路制造工艺型集成电路制造工艺都是在此工艺基础上改都是在此工艺基础上改进而来的。

进而来的。

2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理1.1.1典型典型PN结隔离工艺流程结隔离工艺流程埋层光埋层光刻刻衬底准衬底准备备氧氧化化埋层扩埋层扩散散生长外生长外延延隔离光隔离光刻刻基区光基区光刻刻基区扩散、再基区扩散、再分布（氧化）分布（氧化）隔离扩散、隔离扩散、推进推进（氧化氧化）发射区发射区光刻光刻发射区扩发射区扩散、氧化散、氧化引线孔引线孔光刻光刻淀积淀积金属金属光刻压光刻压焊点焊点氧氧化化合金化及合金化及后工序后工序反刻反刻金属金属淀积钝化淀积钝化层层2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理191.1.1工艺流程工艺流程P-Sub衬底准备（衬底准备（P型）型）光刻光刻n+埋层区埋层区氧化氧化n+埋层区注入埋层区注入清洁表面清洁表面2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理20P-Sub1.1.1工艺流程工艺流程（续（续1）生长生长n-外延外延隔离氧化隔离氧化光刻光刻p+隔离区隔离区p+隔离注入隔离注入p+隔离推进隔离推进N+N+N-N-2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理211.1.1工艺流程工艺流程（续（续2）光刻硼扩散区光刻硼扩散区P-SubN+N+N-N-P+P+P+硼扩散硼扩散氧化氧化2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理221.1.1工艺流程工艺流程（续（续3）光刻磷扩散区光刻磷扩散区磷扩散磷扩散氧化氧化P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理231.1.1工艺流程工艺流程（续（续4）光刻引线孔光刻引线孔清洁表面清洁表面P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理241.1.1工艺流程工艺流程（续（续5）蒸镀金属蒸镀金属反刻金属反刻金属P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理251.1.1工艺流程工艺流程（续（续6）钝化钝化P-SubN+N+N-N-P+P+P+PP光刻钝化窗口光刻钝化窗口后工序后工序2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理261.1.2光刻掩膜版汇总光刻掩膜版汇总埋层区埋层区隔离墙隔离墙硼扩区硼扩区磷扩区磷扩区引线孔引线孔金属连线金属连线钝化窗口钝化窗口GNDViVoVDDTR2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理271.1.3外延层电极的引出外延层电极的引出欧姆接触电极：

欧姆接触电极：

金属与参杂浓度较低的外延金属与参杂浓度较低的外延层相接触易形成整流接触层相接触易形成整流接触（金半接触势垒二极管）（金半接触势垒二极管）。

因此，。

因此，外延层电极引出处应增加浓扩散。

外延层电极引出处应增加浓扩散。

BP-SubSiO2光刻胶光刻胶N+埋层埋层N-epiP+P+P+SiO2N-epiPPN+N+N+钝化层钝化层N+CECEBB2022/11/12韩韩良良国际微电子中心国际微电子中心集成电路设计原理集成电路设计原理281.1.4埋层的作用埋层的作用1.减小串联电阻减小串联电阻（集成电路中的各个电极均从（集成电路中的各个电极均从上表面引出，外延层电阻率较大且路径较长。

上表面引出，外延层电阻率较大且路径较长。

BP-SubSiO2光刻胶光刻胶N+埋层埋层N-epiP+P+P+SiO2N-epiPPN+N+N+钝化层钝化层N+CE