专用集成电路设计基本总复习.ppt

专用集成电路设计基础 复习 董刚 西安电子科技大学微电子学院 gdong@mail.xidian.edu.cn 考试时间和地点 第二章 集成器件物理基础 知识点： 2.1 电子 空穴 2.2 本征半导体 非本征半导体 多子 少子飘移电流 扩散电流 2.3 空间电荷区 势垒区 耗尽层 PN结的单向导电性 势垒电容 扩散电容 器件模型 模型参数 2.4 双极晶体管的结构 直流放大原理 电流集边效应 特征频率 外延晶体管 最高振荡频率 基区串联电阻 晶体管模型 模型参数 2.6 MOS晶体管结构 工作原理 非饱和区和饱和区的特点 阈值电压 MOS晶体管与双极晶体管的特点比较 模型和模型参数 BJT的结构 双极晶体管直流电流增益 1 发射效率 2 基区输运系数 3 共基极直流电流增益 4 共射极直流电流增益 5 提高增益的途径 影响晶体管直流特性的因素 基区宽变效应 影响晶体管直流特性的因素 大电流效应（3） 晶体管的频率特性 双极晶体管交流小信号电流增益 晶体管的频率特性 晶体管频率特性与晶体管结构参数的关系 晶体管的频率特性 晶体管频率特性与晶体管结构参数的关系 晶体管的频率特性 特征频率与工作电流的关系 体管的频率特性 最高振荡频率 体管的频率特性 基区串联电阻 体管的频率特性 减小基区串联电阻的方法 器件结构 第三章 集成电路制造工艺 知识点： 3.1 平面工艺的基本概念 掺杂 补偿 平面工艺的NPN的工艺流程 PN结隔离的双极IC工艺流程 两者的区别 3.2 选择性掺杂 氧化工艺的作用 3.3 扩散工艺的作用 方块电阻 结深 3.4 离子注入的特点 3.5 特征尺寸 3.7 外延生长在双极晶体管实现中的作用 3.8 金属化互连系统 3.10 PN结隔离 介质隔离 MOS中场区寄生晶体管效应 3.12 CMOS集成电路的定义工艺 1 N阱生成（N阱氧化、N阱光刻、N阱掺杂）2 有源区确定和场氧氧化（淀积氮化硅、场氧光刻、场氧氧化）3 栅氧和硅栅的生成（栅氧生成、多晶硅淀积、多晶硅光刻）4 生成 平面工艺的基本原理 集成电路技术的核心 由于半导体器件和集成电路是由不同的N型和P型区域组合构成 的，因此,以掺杂为手段，通过补偿作用形成不同类型半导体区 域，是制造半导体器件的基础。而选择性掺杂则是集成电路制 造技术的核心。下面是一个NPN晶体管剖面结构示意图。 基本NPN晶体管工艺流程和版图 1. 实现选择性掺杂的三道基本工序 2. 晶体管管芯制备的工艺流程 3. 晶体管版图 基本NPN晶体管工艺流程和版图 1. 实现选择性掺杂的三道基本工序 (1) 氧化 Si+O2=SiO2 基本NPN晶体管工艺流程和版图 1. 实现选择性掺杂的三道基本工序 (2) 光刻：与常规的洗像原理相同。 基本NPN晶体管工艺流程和版图 1. 实现选择性掺杂的三道基本工序 (3) 扩散掺杂：扩散是一种常见的自然现象。在IC生产中，扩散的同时进行氧化。 基本NPN晶体管工艺流程和版图 晶体管管芯制备的工艺流程 PN结隔离工艺流程 衬底硅片(P型) 外延生长N型硅 隔离氧化 隔离光刻 隔离扩散 PN结隔离双极IC工艺基本流程 PN结隔离双极IC工艺基本流程 PN结隔离双极IC工艺基本流程 衬底材料(P型硅)－ 埋层氧化－埋层光刻?－埋层掺杂(Sb)- 外延 (N型硅)- 隔离氧化－隔离光刻?－隔离掺杂(B)－ 基区氧化－基区光刻?－基区掺杂(B)和发射区氧化－ 发射区光刻?－发射区掺杂(P)和氧化－ 引线孔光刻?－淀积金属化层－ 反刻金属互连线?－合金化－ 后工序 结论： PN结隔离双极IC基本工艺包括6次光刻，因此 版图中包括6个层次。 CMOS 反相器 氧化工艺 SiO2在集成电路中的作用： *对杂质扩散的掩蔽作用：可以实现选择性掺杂（平面工艺