2020/2/17
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韩良
集成电路设计原理
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引言
2. 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，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。
➢ 代工方式已成为集成电路技术发展的一个重 要特征。
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（Local Oxidation of Silicon) 3.什么是硅栅自对准(Self Aligned )？
4. N阱的作用是什么？ 5. NMOS和PMOS的源漏如何形成的？
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集成电路设计原理
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2020/2/17
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韩良
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2020/2/17 韩良
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1.1.1 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
P-Sub 2020/2/17
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1.1.1 工艺流程（续1）
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+ N-
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P P+ N+ N- P+
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P N+ N- P+
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1.1.1 工艺流程（续6）
钝化 光刻钝化窗口后工序
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P P+ N+ N- P+
P-Sub 2020/2/17
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P N+ N- P+
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1.1.2 光刻掩膜版汇总
集成电路制造工艺流程介绍
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引言
1.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。
➢ 设计工作由有生产线集成电路设计到无生产 线集成电路设计的发展过程。
➢ 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。
P(G“ 2-S.N岛uPDb+”) 隔。P离接电路最低P(G-电SNu位Db)，使“岛”P 与P(G-SNuDb)
“岛” 之间N形+ 成两个背靠背的反N偏+ 二极管。
钝化层
光P+刻胶
SiO2
EN+SiOBP2
C
N+
N–-epi
SiO2
P+
EB C
N+ P
N+
P+
N–-epi
P-Sub
N+埋层
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引言
3. PDK文件
➢ 首先，代工单位将经过前期开发确定的一套工艺 设计文件PDK（Pocess Design Kits)通过因特网
传送给设计单位。
PDK文件包括：工艺电路模拟用的器件的SPICE
（Simulation Program with IC Emphasis）参数，
N阱
P-Sub
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韩良
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1.2.2 N阱硅栅CMOS工艺主要流程
4.长薄氧、长氮化硅、光刻场区(active反版)
N阱
P-Sub
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1.2.2 N阱硅栅CMOS工艺主要流程
5.场区氧化（LOCOS）, 清洁表面
➢ 在一张张掩模的参与下，工艺工程师完成芯片的 流水式加工，将版图数据定义的图形最终有序的 固化到芯片上。这一过程通常简称为“流片”。
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引言
6. 代工工艺
代工（Foundry）厂家很多，如：
无锡上华（0.6/0.5 mCOS和4 mBiCMOS工艺)
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思考题
1.需要几块光刻掩膜版(mask)? 2.每块掩膜版的作用是什么？ 3.器件之间是如何隔离的？ 4.器件的电极是如何引出的？ 5.埋层的作用？
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双极集成电路的基本制造工艺，可以粗略
这种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。
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Relation of F&F(无生产线与代工的关系)
版图设计用的层次定义，设计规则，晶体管、电
阻、电容等元件和通孔（VIA）、焊盘等基本结 构的版图，与设计工具关联的设计规则检查 （DRC）、参数提取（EXT）和版图电路对照
（LVS）用的文件。
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引言
4. 电路设计和电路仿真
➢ 设计单位根据研究项目提出的技术指标，在自己 掌握的电路与系统知识的基础上，利用PDK提供 的工艺数据和CAD/EDA工具，进行电路设计、 电路仿真（或称模拟）和优化、版图设计、设计 规则检查DRC、参数提取和版图电路图对照LVS， 最终生成通常称之为GDS-Ⅱ格式的版图文件。 再通过因特网传送到代工单位。
光P+刻胶
SiO2
EB C
N+ P
N+
N–-epi
钝化层
SiO2
P+
P-Sub
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N+埋层
EB C
N+ P
N+
N–-epi
P+
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1.1.5 隔离的实现
1.P+隔离扩N散--要ep扩i 穿外延层，N与--epp型i 衬底连
通。因此，将n型外延层分割成若干个
P P+ N+ N- P+
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P N+ N- P+
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1.1.1 工艺流程（续4） 光刻引线孔 清洁表面
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P P+ N+ N- P+
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韩良
P N+ N- P+
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1.1.1 工艺流程（续5） 蒸镀金属 反刻金属
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PN结隔离，全介质隔离 及PN结-介质混合隔离等。另一类为器件间的 自然隔离。
典型PN结隔离工艺是实现集成电路制 造的最原始工艺，迄今为止产生的各种双极 型集成电路制造工艺都是在此工艺基础上改 进而来的。
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上海先进半导体公司(1 mCOS工艺) 首钢NEC(1.2/0.18 mCOS工艺) 上海华虹NEC(0.35 mCOS工艺) 上海中芯国际(8英寸晶圆0.25/0.18 mCOS
工艺)
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引言
6. 代工工艺
代工（Foundry）厂家很多，如：
光P+刻胶
SiO2
EB C
N+ P
N+
N–-epi
钝化层
SiO2
P+
P-Sub
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N+埋层
EB C
N+ P
N+
N–-epi
P+
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1.1.4 埋层的作用
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1.减小串联电阻（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。 2.减小寄生pnp晶体管的影响（第二章介绍）
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韩良
N+ N-
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1.1.1 工艺流程（续2） 光刻硼扩散区硼扩散 氧化
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P+ N+
P-Sub 2020/2/17
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N- P+
N+ N- P+
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1.1.1 工艺流程（续3） 光刻磷扩散区 磷扩散氧化
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1.1.1典型PN结隔离工艺流程
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衬底准 氧 埋层光 埋层扩 生长外 氧 隔离光
备
化
刻
散
延
化
刻
发射区扩 发射区 基区扩散、再 基区光 隔离扩散、
散、氧化 光刻 分布（氧化） 刻
推进(氧化)
引线孔 淀积 反刻 光刻 金属 金属
淀积钝 化层
光刻压 焊点
合金化及 后工序
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