前言

本书系统地介绍了微米、亚微米、深亚微米及纳米CMOS制造技术。除第1章外，全书其他各章都由综合表（电路主要元器件、制造技术及主要参数、设计规则等）、CMOS芯片剖面结构、工艺技术及工艺制程等组成。限于篇幅，本书第1章仅简明扼要地叙述制造的各种基本工艺技术，而更加详细的技术，请读者参阅本书后面的“参考文献”。

半个多世纪以来，MOS集成电路按照摩尔定律高速地向前发展，芯片特征尺寸不断缩小，晶圆尺寸不断扩大，现今已进入7～22nm技术节点的上百亿个元件集成度，集成电路制造工艺技术发展迅速且出现了深刻的变化。特征尺寸不断缩小，芯片面积不断扩大，元件数不断增加，芯片从二维结构进入三维结构，布线层数不断增多，集成电路的性能与功能不断提高，这使得集成电路越来越复杂，导致芯片制造技术难度不断提高。针对这种情况，集成电路的设计和制造采用本书作者提出的芯片结构技术是十分必要的。本书各章给出了直观的图示，这对于分析设计和制造中出现的各种问题非常有帮助，对于完善和提高制造技术非常有用，对于产品性能、成品率、产品质量及可靠性等的提高也都是非常有效的。总之，这有助于设计与制造间各种技术问题的讨论，使得电路设计和制造技术得到紧密的结合与沟通。

本书第1章简明扼要地介绍了制造基本技术，为后续各章介绍制造技术奠定了基础。全书第2章至第7章都采用芯片结构技术，系统地介绍了CMOS各种典型制造技术，内容包括单阱CMOS、双阱CMOS、LV/HV兼容CMOS、BiCMOS、LV/HV兼容BiCMOS及LV/HV兼容BCD制造技术。全书描绘出100余种典型CMOS芯片结构，并介绍了50余种典型CMOS制造技术。采用芯片结构技术，利用计算机及相应的软件，可以描绘出芯片制程中各个工序剖面结构，依据各个工序的先后次序互相连接起来，可以得到制程剖面结构示意图。每章的第一节都给出了CMOS芯片平面与剖面结构示意图，该图直观地显示出制程中芯片表面、内部元器件及互连的形成过程和结构的变化，使读者能更快地掌握CMOS电路制造技术。

电路设计是由设计公司来完成的。一般由制造厂家的技术工程部门将设计规则和各种器件模型参数提供给设计公司，作为电路设计的依据之一。电路设计完成后，就要把电路详细线路图转换成多层的几何图形的版图（Layout），然后制成供芯片制造用的掩模（Mask）。电路芯片制造中多次使用掩模，各次光刻确定了电路芯片各层平面结构与横向尺寸。制程完成后，不仅确定了电路芯片各层平面结构与横向尺寸，而且也确定了剖面结构与纵向尺寸，并精确控制了硅中的杂质浓度及其分布和结深，从而确定了电路功能和电气性能。芯片结构及其尺寸和硅中杂质浓度及其分布、结深都是制程的关键，它们与电路芯片制造工艺和电学参数密切相关。

种类繁多的CMOS电路，具有不同的集成度，要采用不同的设计规则，就要有相应的制造技术。不能用高集成度的亚微米或深微米制造技术来制造低集成度的微米级电路。本书介绍的微米、亚微米、深亚微米及纳米制造技术，其中有适用于低集成度电路制造的，也有适用于高集成度电路制造的。

2010年出版的《MOS集成电路结构与制造技术》系统地介绍了各种不同元器件剖面结构，集成后得到各种典型芯片剖面结构，由此结合其结构以实例描绘出一些制程；2012年出版的《MOS集成电路工艺与制造技术》系统地介绍了芯片基础工艺并建立其工艺规范，由此结合其规范以实例描绘出一些制程；而《CMOS芯片结构与制造技术》是上述两本著作的续集，系统地介绍了各种硅栅或硅化物栅CMOS制程，由此以基本制程结构为基础，消去/修改其中单个或多个元器件结构，或者引入不同于其中单个或多个元器件的结构，并使之制程进行改变，得到多种不同制程结构，阐明了各种制程的相互关联。可以说，这三本著作相辅相成，技术含量高，非常实用。

本书各章中抽出一些内容，在中国电子信息产业集团有限公司主管的《集成电路应用》学术期刊（2017.4～2019.3）陆续刊登，获得读者很好的评价，各种芯片与制程结构技术非常实用。

本书的出版得益于许多人的帮助，在此向他们表示感谢。一是感谢我曾经的工作单位——航天部771所，在该所20余年的工作中，我参与了IC板图设计、制造工艺技术及电路芯片的研制与生产等工作，尤其是许平研究员调我到MOS LSI生产线工作，这些工作经历都让我积累了宝贵经验；二是感谢上海贝岭微电子公司首任总经理张惠泉（已逝世），他把我作为IC高技术人才引进，让我有机会为该公司技术引进和芯片大批量生产而效力；三是感谢我的妻子夏雪花，有了她的大力帮助和支持，我才得以完成本书的编写工作。

虽然书稿历经多次修改和校正，但由于涉及各种类型制造技术，再加上作者的水平和经验有限，书中难免存在缺点和错误，殷切希望广大读者批评指正。

编著者