芯片制造工艺：形成器件和集成电路的介绍思维导图

U217001655

2022-11-20

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芯片

制造

工艺

对芯片制造工艺中的形成器件和集成电路的介绍

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思维导图大纲

半导体器件的形成

电阻器

电阻器是在芯片表面、掺杂区和淀积薄膜的隔离部分上生成的。

掺杂型电阻器

大多电阻器都是由氧化、掩膜和掺杂工艺顺序生成的。

离子注入生成的电阻器比扩散盛恒的电阻器的阻值更容易控制。

EPI电阻器

可以通过隔离一部分外延层来形成。

挤压（Pinch）电阻器

薄膜电阻器

金属淀积生成的电阻不存在因辐射产生的问题。

按照薄膜淀积、掩膜的工艺顺序生成，或者由剥离（lift-off）技术生成。

电容器

氧化硅-硅电容器

继电容器

沟槽电容器

堆叠电容器

二极管

掺杂二级管

MOS电路中，大部分的二极管都是在“源漏”掺杂步骤中形成的。

肖特基势垒二极管

晶体管

晶体管由三个接触点，两个结构成三个区的器件，可以作为开关器件和放大器件。

双极性晶体管

场效应晶体管（FET）

金属栅型MOS场效应晶体管

场效应的晶体管的栅极与双极性晶体管的基极是通过不同的基理来控制电流的

MOS晶体管是一个电压放大器

双极性晶体管是一个电路放大器

栅极加上电压，半导体的表面就产生了场效应（field effect）

N型沟道金属栅MOS工艺

硅栅极型MOS

多晶硅栅极型MOS

自对准硅化物栅极型MOS

扩散的MOS（DMOS）

是一种扩散的MOS结构。

存储器MOS（MMOS）

可以使电荷相对永久的存储在栅极区域内。

由于在晶圆和栅极氧化膜之间有一层薄的氧化硅。

结型场效应晶体管（JFET）

影响阈值电压和器件工作的其他因素由：

栅极氧化膜的厚度

栅极材料（介电常数）

漏源极之间的距离（沟道的长度）

栅极掺杂的浓度

掺杂的源漏区域侧墙的电容

熔丝

导体

集成电路的形成

工艺流程的设计都是围绕着晶体管进行的，每一次的掺杂都生成更多的元器件。

双极性晶体管适用于逻辑电路、放大电路、和转换电路。

MOS晶体管可以实现快速的、经济的固态存储器的功能。

MOS在电路中一直处于关的状态，双极性晶体管一直保持开的状态，比较费电。

双极性电路的形成

结隔离

包括隔离设计和低电阻率的集电极接触。

介电质隔离

工艺开始是把圆晶的表面刻蚀成口袋状（pocket）或者沟槽。

局部氧化隔离工艺（LOCOS）

MOS集成电路的形成

沟道停止：进行隔离来阻值漏电流。

局部氧化隔离式首选的隔离技术。

衬垫氧化层：氮化硅下面生长一层薄的氧化硅

沟道隔离：

解决由标准的局部氧化隔离带来的 “鸟嘴”问题。

CMOS结构

闩锁效应：

避免闩锁效应的方法式低电阻率的EPI外延层。

局部氧化隔离其他结果，

一个加固良好的设计式永埋层来有效地破坏横向的双极性晶体管

Bi-MOS

Bi-MOS晶体管汇集了双极性晶体管和CMOS晶体管的优点和它们各自的电路。

CMOS低功耗的特点被用在逻辑电路和存储器电路中，双极性速度高的特性则被用在信号电路中。

挑战:更大的芯片尺寸，小的器件尺寸和大量的工艺步骤。

绝缘体上硅（SOI）隔离

EPI外延层：消除电导性衬底可以将漏电流和闩锁小ing问题最小化。

超导体

超导四当一种特定的材料温度降到绝对零度（-273度）是发生的现象。

Josephson结：当两个超导体之间有一层薄的氧化层隔开时，电子可以毫无阻力地穿过氧化层。

氧化层充当栅极地功能，而Josephson结可以充当开关、逻辑电路和存储器地功能。

微电子机械系统（MEMS）

包括电机、运动传感器、分光计和微型隧道扫描显微镜。

应变仪

利用结对机械压力地反应做成地器件称为应变仪。

电池

发光二级管

光电子学

太阳能电池

温度感应器

声波器件

温度感应器

一个器件若被加热，将会有更多的电流流过，如：固态医用温度计和工业控制单元。

声波器件

微机械系统

平板显示器

场发射器件

FED

工艺流程

集成电路的介绍

集成电路时由固体半导体器件连线构成的，

半导体工业的主要产品时集成电路（IC）

逻辑电路、存储电路和微处理器（逻辑与存储）

电路基础

所有的电路都是以二进制代码的数据处理作为依据的。

集成电路的类型

分类

逻辑逻辑电路

模拟逻辑电路

模拟电路时最早以集成方式设计的电路

数字逻辑电路

存储器电路

固态电路

可靠性、尺寸小、速度快。

非易失性存储器

只读存储器（ROM）

逻辑存储（未处理器）

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