GND
Vi
T
Vo
R VDD
23
二）、MOS集成电路芯片制 造工艺
（N阱硅栅CMOS工艺）
24
1、CMOS工艺中的元器件结构
电阻
NSD和PSD电阻结构剖面图
25
多晶硅电阻结构剖面图
26
N阱电阻结构剖面图
27
电容
CMOS工艺中PMOS晶体管电容剖面图
28
CMOS工艺中N阱电容剖面图
29
多晶硅-多晶硅电容器剖面图
双极工艺主要分类
3
CMOS
●标准CMOS工艺（数字电路的主流工艺 技术）特点：互补的NMOS、PMOS，工 艺流程简单，集成度高
●模拟CMOS工艺（应用最广泛的模拟IC 工艺）特点：在标准CMOS的基础上集成 高品质的无源器件，此外对阈值电压精度 和耐压的要求更高
●RF CMOS（RF IC） 特点：依靠缩小光刻尺寸提高MOS晶体管 的速度，集成模拟IC所必需的高品质无源 器件
30
二极管
PSD/N阱齐纳二极管剖面图
31
PSD保护环肖特基二极管剖面图
32
MOS晶体管
N阱CMOS工艺中MOS晶体管剖面图
33
P阱CMOS工艺中MOS晶体管剖面图
34
双阱CMOS工艺中MOS晶体管剖面图
35
2、主要工艺流程图
36
衬底准备
P型单晶片
P+/P外延片
37
工艺流程：
氧化、光刻N-阱(nwell)
NBL
NSINK
P阱
PBL
57
●BCD（智能功率集成芯片） 特点：在BiCMOS优势的基础上再集成 DMOS等功率器件，是智能功率芯片的理 想工艺平台
BiCMOS工艺主要分类
5
一）双极型工艺
1、元器件结构
电阻：
外延层电阻剖面图
基区电阻剖面图
6
发射区电阻剖面图
基区沟道电阻剖面图
7
电容
PN结电容剖面图
MOS电容剖面图
8
二极管
Chapter 2 Introduction of IC Fabrication 集成电路制造工艺介绍
1
一、模拟集成电路主要工艺类型：
模拟IC工艺
双极 CMOS
RF、高精度、高 压等应用领域
低功耗模拟IC、低 电流运放等
BiCMOS
A/D、D/A、RF混 合信号芯片等
模拟集成电路工艺分类
2
双极 工艺
P型<100>衬底材料准备 NBL光刻,高剂量砷离子注入
砷离子注入
P型衬底材料
光刻胶
51
大面积PBL中剂量硼离子注入 高温退火推结
NBL
PBL
52
外延层生长，在硅片上生长一层N-外延层
N-外延层
NBL
PBL
53
PWELL光刻，硼离子注入 高温退火推阱，形成P阱
N-外延层 NBL
P阱 PBL
54
P-Sub
46
绝缘介质淀积，平整化，光刻通孔(via)
P-Sub
47
蒸镀金属2，反刻金属2（metal2)
P-Sub
48
钝化层淀积，平整化，光刻钝化窗孔(pad)
P-Sub
49Байду номын сангаас
光刻掩膜版简图汇总：
N阱 有源区 多晶
Pplus
Nplus
引线孔 金属1 通孔 金属2 钝化
50
三）、SiGe BiCMOS工艺流程简介
P-Sub
38
N-阱注入，N-阱推进,退火，清洁表面
N阱
P-Sub
39
长薄氧、长氮化硅、光刻场区(active反版)
N阱
P-Sub
40
场区氧化（LOCOS）, 清洁表面
(场区氧化前可做N管场区注入和P管场区注入）
P-Sub
41
栅氧化,淀积多晶硅，多晶硅N+掺杂，反刻多晶 （polysilicon—poly)
CMOS工艺主要分类
4
BiCMOS
●BiCMOS工艺（数模混合信号芯片的理想 工艺平台）特点：将双极晶体管的高速高驱 动与CMOS的低功耗高集成度优势结合
●SiGe BiCMOS工艺（RF混合信号芯片 优选的解决方案）特点：在BiCMOS优势 的基础上再引入SiGe HBT的超高速、低 噪声，是模拟IC工艺的重要发展方向之一
P-Sub
42
P+ active注入（Pplus）（ 硅栅自对准） （polysilicon—poly)
P-Sub
43
N+ active注入（Nplus —Pplus反版） （ 硅栅自对准）
P-Sub
44
淀积BPSG，光刻接触孔(contact)，回流
P-Sub
45
蒸镀金属1，反刻金属1（metal1)
CB结二极管剖面图
EB结二极管剖面图
9
表面齐纳二极管剖面
次表面齐纳二极管剖面图
10
肖特基二极管剖面图
带基极保护环的 肖特基二极管剖面图
11
三极管
衬底PNP晶体管剖面图
横向PNP晶体管剖面图
12
2、典型的PN结隔离的双极型电路工艺流程
13
衬底准备
P型单晶片
P+/N-外延片
14
工艺流程：
衬底准备（P型） 氧化 光刻n+埋层区 n+埋层区注入 清洁表面
淀积一层SiO2/Si3N4（场氧保护层） ISO光刻、刻蚀，开出场氧区域
氮化硅
二氧化硅
N-外延层 NBL
场区
P阱 PBL
55
隔离场氧化 氧化后去掉氮化硅
场氧 N-外延层
NBL
P阱 PBL
56
NSINK光刻，高能量高剂量磷注入 高温退火，形成与NBL相连的N+穿透层
N+穿透（HBT集电极）
场氧 N-外延层
P-Sub
15
生长n-外延 隔离氧化 光刻p+隔离区 p+隔离注入 p+隔离推进
N+ NP-Sub
N+ N-
16
光刻硼扩散区 硼扩散 氧化
P+ N+ N- P+
N+ N- P+
P-Sub
17
光刻磷扩散区 磷扩散 氧化
P+
P N+
N- P+
P N+ N- P+
P-Sub
18
●标准双极工艺（很少用于新产品开发） 特点：速度快、精度高、承受耐压高、工 艺流程简单，缺点是缺乏高性能的纵向 PNP管
●互补双极工艺（应用最广泛的模拟IC工艺） 特点：高性能互补的纵向NPN和PNP管， 结合SOI等技术能极大提高模拟IC性能
●SiGe平面双极工艺（RF IC的优选工艺平 台）特点：将SiGe HBT的优异性能引入 到平面双极工艺中，目前ft已超过350GHZ， 可与砷化镓器件相媲美
光刻引线孔 清洁表面
P+
P N+
N- P+
P N+ N- P+
P-Sub
19
蒸镀金属 反刻金属
P P+ N+ N- P+
P N+ N- P+
P-Sub
20
钝 化
P+
P N+
N- P+
P N+ N- P+
P-Sub
21
光刻钝化窗口 后工序
22
光刻掩膜版简图汇总：
埋层区 隔离墙 硼扩区 磷扩区 引线孔 金属连线 钝化窗口