1CMOS集成电路工艺基础教学课件.ppt

第一章

CMOS集成电路工艺基础
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1、半导体材料:
N型半导体:N- N N+
P型半导体:P- P P+
2、CMOS集成电
路工艺
氧化工艺
搀杂工艺
淀积工艺
钝化工艺
光刻和腐蚀工艺
3、CMOS集成电
路工艺流程
本章主要内容
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第一节集成电路材料
1、材料分类:
从电阻率上分,固体分为三大类。在室温下:
金属: ρ<10 Ω·cm
半导体:ρ=10 Ω·cm~10E4 Ω·cm
绝缘体:ρ>10E4 Ω·cm
分类
材料
电导率
导体
铝、金、钨、铜
-1
半导体
硅、锗、***化镓、磷化铟
10-9~-1
绝缘体
SiO2、SiON、SiN4
10-22~10--1
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一般金属的导电能力随温度上升而下降,且变化不明显。但硅的导电能力随温度上升而增加,且变化非常明显。
举个例子:
Cu:30C 100C 增加不到一半(正温度系数)
Si:30C  20C 增加一倍(负温度系数)
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A)半导体的导电能力随所含的微量杂质而发生显著
变化
%已认为很高了,%的杂质不会影响物质的性质。而半导体材料不同,纯净的硅在室温下:=21400Ω·cm
如果在硅中掺入杂质磷原子,%。则其电阻率变为:=·cm。
因此,可利用这一性质通过掺杂质的多少来控制硅的导电能力。
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B)当半导体受到外界热的刺激时,其导电能力发生显著变化。利用此特性可以制作热敏器件。同时也要求半导体电路中必须要有温度补偿措施。
C)半导体的导电能力随光照而发生显著变化,
利用此特性可以制作光敏器件。
D)半导体的导电能力随外加电场、磁场的作用而发生变化
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A) Si
化学周期表四族元素。
材料来源丰富,价格便宜
基于Si半导体的工艺技术已经相当成熟
B) ***化钾
GaAs 是III/IV族化合物
材料比较贵,比Si片贵十几倍
工艺制造比较成熟
GaAs的集成电路具有更好的性能
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C) 磷化铟
也是III/IV族化合物
主要应用于光纤系统中
制作发光器件和OEIC
工艺制造技术不时非常成熟
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在集成电路系统中,主要的绝缘材料有:
SiO2、SiON、SiN4
主要功能:
1)器件之间、有源层、导线层之间的绝缘层。
2)离子注入和热扩散时的隔离层
3)生成器件表面的钝化层,保护器件不受外
界的影响。
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主要功能:
1)器件本身的接触线
2)器件间的互连线
3)形成焊盘(PAD),封装接口
目前最常用的是AL
在高性能的芯片生产工艺采用Cu
随着工艺的发展,线宽越来越细,采用低电阻率的金属和合金成为发展方向。
金属布线层次越来越多,最多可达7~8层
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