钝化层
E
N+
B
C
N+
SiO2
E B
N+
C
N+
P+
光刻胶 SiO2
N–-epi
P
P+
P
N–-epi
P+
P-Sub
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N+埋层
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集成电路设计原理
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1.1.5 隔离的实现 N -epi N -epi 1.P+隔离扩散要扩穿外延层，与p型衬底连 通。因此，将n型外延层分割成若干个 “岛” P P-Sub 。 P-Sub P-Sub P与 (GND) (GND) 2. P+隔离接电路最低电位，使“岛” (GND) N+ N+ “岛” 之间形成两个背靠背的反偏二极管。
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韩 良
17
集成电路设计原理
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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
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集成电路设计原理
国际微电子中心
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
韩 良
3
集成电路设计原理
国际微电子中心
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参 数，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。
N+
N-
N+
19
N-
P-Sub
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集成电路设计原理
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1.1.1 工艺流程（续2）
光刻硼扩散区 硼扩散 氧化
P+ P-Sub
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N+
N-
P+
N+
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N-
P+
韩 良
集成电路设计原理
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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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韩 良
集成电路设计原理
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§1.2 N阱硅栅CMOS
集成电路制造工艺
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韩 良
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集成电路设计原理
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思考题
1.需要几块光刻掩膜版？各自的作用是什么？
2.什么是局部氧化（LOCOS ) ？ （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？
1.2.1 主要工艺流程
5.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
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集成电路设计原理
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1.2.1 主要工艺流程 6. 栅氧化,淀积多晶硅，反刻多晶 （polysilicon—poly)
P-Sub
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集成电路设计原理
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1.2.1 主要工艺流程 7. P+ active注入（Pplus）（ 硅栅自对准）
P-Sub
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集成电路设计原理
国际微电子中心
1.2.1 主要工艺流程 8. N+ active注入（Nplus —Pplus反版） （ 硅栅自对准）
P-Sub
钝化层
E
N+
B P
C
N+
SiO2
E B
N+
C
N+
P+
光刻胶 SiO2
N–-epi
P+
P
N–-epi
P+
P-Sub
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N+埋层
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集成电路设计原理
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1.1.4 埋层的作用
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）
埋层区隔离墙硼扩区 磷扩区 引线孔 金属连线钝化窗口
GND
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Vi T
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Vo
R
VDD
集成电路设计原理
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1.1.3 外延层电极的引出
欧姆接触电极：金属与参杂浓度较低的外延 层相接触易形成整流接触（金半接触势垒二极 管）。因此，外延层电极引出处应增加浓扩散。
PN结隔离工艺
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韩 良
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集成电路设计原理
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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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集成电路设计原理
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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。 本节介绍PN结隔离工艺。
韩 良 4
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集成电路设计原理
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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。
韩 良 2
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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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P+ P-Sub
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P N+ N-
P+
P N+
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N-
P+
韩 良
集成电路设计原理
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1.1.1 工艺流程（续4）
光刻引线孔 清洁表面
P+ P-Sub
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P N+ N-
P+
P N+
22N-P+ Nhomakorabea韩 良
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1.1.1 工艺流程（续5）
蒸镀金属 反刻金属
E P+ 光刻胶
SiO2
B SiO2 + N P
C
N+
钝化层
SiO2
N–-epi
韩 良
P+ N+埋层
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E B N+ P
C
N+
N–-epi
P+
P-Sub
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集成电路设计原理
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1.1.6 作业
1 描述PN结隔离双极工艺的流程及光 刻掩膜版的作用； 2 说明埋层的作用。
注：下次上课时需要交前一次课的作 业，做为平时成绩的一部分。不能代交！
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韩 良
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集成电路设计原理
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代工单位与其他单位关系图
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韩 良
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集成电路设计原理
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集成电路制造工艺分类 1. 双极型工艺（bipolar）
2. MOS工艺 3. BiMOS工艺
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集成电路设计原理
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§1-1 双极集成电路典型的
集成电路设计原理
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第一章 集成电路制造工艺
集成电路（Integrated Circuit）
制造工艺是集成电路实现的手段， 也是集成电路设计的基础。
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韩 良
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集成电路设计原理
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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。
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韩 良
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集成电路设计原理
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1.2.1 主要工艺流程 1.衬底准备
P型单晶片
P+/P外延片
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集成电路设计原理
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1.2.1 主要工艺流程 2. 氧化、光刻N-阱(nwell)
P-Sub
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集成电路设计原理
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1.2.1 主要工艺流程 3. N-阱注入，N-阱推进,退火，清洁表面