集成电路工艺与闩锁效应和ESD电路设计

《集成电路工艺、闩锁效应和ESD电路设计》第一章分两节，第一节内容主要介绍集成电路工艺制程技术的发展过程，集成电路工艺制造技术从最初的BJT工艺制造技术发展到CMOS工艺制造技术，并在CMOS工艺制造技术的基础上衍生出BiCMOS、BCD和HV-CMOS工艺制作技术以满足不同功能集成电路的要求。同时器件也从最初的BJT发展的MOSFET。第二节介绍先进工艺制程技术HKMG，以及FD-SOI 和 FinFET器件结构。随着集成电路工艺制造技术不断发展，短沟道效应越来越严重，当氧化层的电性厚度接近1nm时，传统的SiON栅介质层不再是理想的绝缘体，栅极与衬底之间将会出现明显的量子隧穿效应，衬底的电子以量子的形式穿过栅介质层进入栅极，形成栅极漏电流，为了改善栅极漏电流，开发出高K介质材料的栅介质层，并用金属栅代替多晶硅栅，开发出HKMG工艺制程技术。当集成电路工艺制造技术的特征尺寸发展到22nm时，由于短沟道效应，平面结构的MOSFET会在器件关闭时，源漏之间依然出现严重的漏电问题，所以平面结构的MOSFET已经不能满足集成电路高性能的要求，在MOSFET的基础上开发出FD-SOI和3D结构的FinFET。

1.1崛起的CMOS工艺制程技术

1.1.1 BJT（双极型）工艺制程技术简介

BJT工艺制程技术是最早出现的集成电路工艺制程技术，也是最早应用于实际生产的集成电路工艺制程技术。随着微电子工艺制程技术不断发展，工艺制程技术日趋先进，其后又出现了PMOS、NMOS、CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）、 BiCMOS（Bipolar CMOS）和BCD（Bipolar CMOS DMOS）等工艺制程技术。

1947年，第一只点接触晶体管在贝尔实验室诞生，它的发明者是Bardeen、Shockley和Brattain。1949年，贝尔实验室的Shockley提出PN结和双极结型晶体管理论。1951年贝尔实验室制造出第一只锗结型晶体管，1956年德州仪器制造出第一只硅结型晶体管，1970年硅平面工艺制程技术成熟，双极结型晶体管开始大批量生产。

双极型工艺制程技术大致可以分为两类大：一类是需要在器件之间制备电隔离区的双极型集成电路工艺制程技术，采用的隔离技术主要有PN结隔离、全介质隔离