第十章-工艺集成..ppt

第十章VLSI工艺集成 双极工艺技术CMOS工艺技术Bi CMOS技术 3双极工艺 标准埋层集电极工艺 SBC 双极工艺 集电极扩散隔离工艺 CDI 双极工艺 三重扩散工艺 3D 工艺简单 结面积大 寄生电容大器件尺寸大 影响集成度和速度 改进的SBC工艺 先进的双极工艺 按比例缩小器件尺寸应用CMOS工艺模块 提高集成度和电路性能三个特征 自对准工艺多晶硅发射极介质隔离 双多晶自对准双极工艺 1 P型衬底2 N 埋层3 N 外延4 介质隔离5 深集电极接触注入6 第一层多晶硅 P 7 光刻发射区窗口8 外基区形成9 侧墙保护10 本征基区注入11 第二层多晶硅 N 12 发射区形成13 接触孔和金属化14 表面钝化 主要特点 1 自对准工艺 减小了误差和复杂度 获得更小的特征尺寸2 介质隔离 集成度提高3 多晶硅基极引出 接触可靠性提高 集电结寄生电容减小4 多晶硅发射极增益提高3 10倍 界面势垒 氧化层阻止少子注入可靠性提高 通过poly Si注入 衬底损伤减小多晶硅接触 消除了Al尖刺速度提高 浅结 深槽隔离双多晶自对准双极工艺 深槽隔离 回填poly Si超自对准结构晶体管侧墙基区接触结构 4CMOS工艺 3 mCMOS工艺N阱CMOS场氧隔离硅栅 3 mCMOS工艺 3 mCMOS工艺 CMOS工艺 0 5 mCMOS工艺双阱工艺LOCOS隔离LDD局部平坦化Al合金 0 5 mCMOS反相器剖面 0 5umCMOS工艺 P型衬底双阱制作LOCOS隔离VT调整防穿通注入多晶硅栅结构LDD侧墙保护S D注入接触和互连表面钝化 0 18umCMOS工艺 双阱工艺STI隔离LDD全局平坦化硅化物金属低K介质钨插塞Al合金互连 0 18umCMOSManufacturingSteps 1 Twin wellImplants2 ShallowTrenchIsolation3 GateStructure4 LightlyDopedDrainImplants5 SidewallSpacer6 Source DrainImplants7 ContactFormation8 LocalInterconnect9 InterlayerDielectrictoVia 110 FirstMetalLayer11 SecondILDtoVia 212 SecondMetalLayertoVia 313 Metal 3toPadEtch14 ParametricTesting 工艺流程 n wellFormation 1 双阱工艺衬底 p p 100 晶向n阱形成 氧化光刻注入退火 工艺流程 p wellFormation p阱形成 光刻注入退火 工艺流程 STITrenchEtch 2 浅槽隔离工艺STI刻蚀 SiO2生长 Si3N4淀积 隔离图形 刻蚀 工艺流程 STIOxideFill STI氧化物填充 SiO2生长 沟槽CVD氧化物填充 工艺流程 STIFormation STI氧化物平坦化 CMP氮化物去除 工艺流程 PolyGateStructureProcess 3 多晶硅栅结构工艺栅氧化层生长多晶硅淀积与掺杂多晶硅栅刻蚀 工艺流程 n LDDImplant 4 轻掺杂漏注入工艺n LDD注入 光刻注入 工艺流程 p LDDImplant p LDD注入 光刻注入 工艺流程 SideWallSpacerFormation 5 侧墙形成氧化物淀积氧化物反刻 工艺流程 Source DrainImplant 6 源 漏注入工艺n S D注入 光刻NMOS注入 工艺流程 Source DrainImplant p S D注入 光刻PMOS注入退火 工艺流程 ContactFormation 7 硅化物接触形成淀积Ti退火选择性刻蚀Ti 工艺流程 LIOxideDielectricFormation 8 局部互连淀积SiN掺杂SiO2平坦化局部互连刻蚀 工艺流程 LIMetalFormation PVDTi阻挡层Ti TiNW淀积平坦化W LIOxideasaDielectricforInlaidLIMetal 工艺流程 Via 1Formation 9 通孔和钨塞形成通孔制作 层间介质平坦化光刻通孔刻蚀 工艺流程 Plug 1Formation 钨塞制作 淀积TiTi TiNW平坦化W 工艺流程 Metal 1InterconnectFormation 10 第一层金属互连淀积TiAl Cu合金抗反射层光刻互连图形 工艺流程 Via 2Formation 第二层金属互连通孔 填充ILD光刻刻蚀 工艺流程 Plug 2Formation 第二层金属互连钨塞 TiTi TiNWCMP 工艺流程 Metal 2InterconnectFormation 第二层金属互连 Full0 18mmCMOSCrossSection 先进的CMOS工艺 栅结构 高K金属栅 65nm 先栅后栅混合栅NMOS Al AlTi TiN HfO2 SiO2PMOS Al AlTi Ta TiN HfO2 SiO2源漏 选择性外延应变层SiCGeSi硅化物 TiSi2 0 18 m以上 CoSi2 65nm以上 NiPtSi 65nm以下 互连 Cu双镶嵌工艺 低k介质 90nm以下 先栅工艺 后栅工艺 后栅工艺 混合栅工艺 先进CMOS工艺流程 45nm以下 STI工艺 先进CMOS工艺流程 双阱 先进CMOS工艺流程 虚栅 N管LDD 先进CMOS工艺流程 源漏选择外延 先进CMOS工艺流程 后栅 先进CMOS工艺流程 接触 局部互连 先进CMOS工艺流程 互连 凸点 先进CMOS工艺流程 总图 内存芯片工艺 内存芯片工艺 堆叠结构 5BiCMOS工艺 BiCMOS CMOS和双极器件集成在一块电路上高速数字电路数 模混合电路CMOS器件 集成密度高功耗低驱动能力弱双极器件 驱动能力强速度快集成度低功耗大 BiCMOS工艺 工艺方法 CMOS 中速双极器件工艺以最低的附加成本提高IC性能CMOS 最先进的双极工艺高性能的数字电路 BiCMOS工艺 1 3D BiCMOSPMOS源 漏NPN基区接触区NMOS源 漏NPN发射区 集电区接触增加基区一块掩膜版 BiCMOS工艺 2 SBCBiCMOS增加两块掩膜版 埋层 N 接触 BiCMOS工艺 3 双阱BiCMOS增加四块掩膜版 埋层N 接触基区