第九讲-COMS-IC工艺流程

Figure7-,半导体制造技术西安交通大学微电子技术教研室第十七章COMSIC制造工艺流程,目标,通过本章的学习，将能够：1.画出典型的亚微米CMOSIC制造流程图；2.描述CMOS制造工艺14个步骤的主要目的；4.讨论每一步CMOS制造流程的关键工艺。,Figure7-,Figure7-,CMOS工艺流程中的主要制造步骤,Figure9.1,1.双井工艺2.浅槽隔离工艺3.多晶硅栅结构工艺4.轻掺杂漏(LDD)注入工艺5.侧墙的形成6.源/漏（S/D）注入工艺7.接触孔的形成8.局部互连工艺9.通孔1和金属塞1的形成10.金属1互连的形成11.通孔2和金属2的形成12.金属2互连的形成13.制作金属3、压点及合金14.参数测试,CMOS制作步骤,Figure7-,Figure7-,一、双井工艺n-wellFormation1）外延生长2）厚氧化生长保护外延层免受污染；阻止了在注入过程中对硅片的过渡损伤；作为氧化物屏蔽层，有助于控制注入过程中杂质的注入深度。3）第一层掩膜4）n井注入（高能）5）退火,Figure9.8,Figure7-,p-wellFormation1）第二层掩膜2）P井注入(高能)3）退火,Figure9.9,Figure7-,二、浅曹隔离工艺STI槽刻蚀1）隔离氧化层2）氮化物淀积3）第三层掩膜，浅曹隔离4）STI槽刻蚀（氮化硅的作用：坚固的掩膜材料，有助于在STI氧化物淀积过程中保护有源区；在CMP中充当抛光的阻挡材料。）,Figure9.10,Figure7-,STIOxideFill1）沟槽衬垫氧化硅2）沟槽CVD氧化物填充,Figure9.11,Figure7-,STIFormation1）浅曹氧化物抛光（化学机械抛光）2）氮化物去除,Figure9.12,Figure7-,三、PolyGateStructureProcess晶体管中栅结构的制作是流程当中最关键的一步，因为它包含了最薄的栅氧化层的热生长以及多晶硅栅的形成，而后者是整个集成电路工艺中物理尺度最小的结构。1）栅氧化层的生长2）多晶硅淀积3）第四层掩膜，多晶硅栅4）多晶硅栅刻蚀,Figure9.13,Figure7-,四、轻掺杂；漏注入工艺随着栅的宽度不断减小，栅下的沟道长度也不断减小。这就增加源漏间电荷穿通的可能性，并引起不希望的沟道漏电流。LDD工艺就是为了减少这些沟道漏电流的发生。n-LDDImplant1）第五层研磨2）n-LDD注入（低能量，浅结）,Figure9.14,Figure7-,p-LDDImplant1）第六层掩膜2）P-轻掺杂漏注入（低能量，浅结）,Figure9.15,Figure7-,五、侧墙的形成侧墙用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的源漏（S/D）注入过于接近沟道以致可能发生的源漏穿通。1）淀积二氧化硅2）二氧化硅反刻,Figure9.16,Figure7-,六、源/漏注入工艺n+Source/DrainImplant1）第七层掩膜2）n+源/漏注入,Figure9.17,Figure7-,p+Source/DrainImplant1)第八层掩膜2）P源漏注入（中等能量）3）退火,Figure9.18,Figure7-,七、接触（孔）的形成钛金属接触的主要步骤1）钛的淀积2）退火3）刻蚀金属钛,Figure9.19,Figure7-,八、局部互连工艺LI氧化硅介质的形成1）氮化硅化学气相淀积2）掺杂氧化物的化学气相淀积3）氧化层抛光（CMP）4）第九层掩膜，局部互连刻蚀,Figure9.21,Figure7-,LI金属的形成1)金属钛淀积（PVD工艺）2）氮化钛淀积3）钨淀积4）磨抛钨(化学机械工艺平坦化),Figure9.22,作为嵌入LI金属的介质的LI氧化硅,Figure7-,Figure7-,九、通孔1和钨塞1的形成通孔1形成1）第一层层间介质氧化物淀积2）氧化物磨抛3）第十层掩膜，第一层层间介质刻蚀,Figure9.23,Figure7-,钨塞1的形成1）金属淀积钛阻挡层（PVD）2）淀积氮化钛（CVD）3）淀积钨（CVD）4）磨抛钨,Figure9.24,Figure7-,多晶硅、钨LI和钨塞的SEM显微照片,Photo9.4,Figure7-,十、第一层金属互连的形成1）金属钛阻挡层淀积（PVD）2）淀积铝铜合金（PVD）3）淀积氮化钛（PVD）4）第十一层掩膜，金属刻蚀,Figure9.25,Figure7-,第一套钨通孔上第一层金属的SEM显微照片,Photo9.5,Figure7-,十一、通孔2和钨塞2的形成制作通孔2的主要步骤1）ILD-2间隙填充2）ILD-2氧化物淀积3）ILD-2氧化物平坦化4）第十二层掩膜，ILD-2刻蚀,Figure9.26,Figure7-,制作第二层钨塞的主要步骤1）金属淀积钛阻挡层(PVD)2）淀积氮化钛(CVD)3）淀积钨（CVD）4）磨抛钨,Figure9.27,第一套钨通孔上第一层金属的SEM显微照片,Figure7-,Figure7-,十二、第二层金属互连的形成1）淀积、刻蚀金属22）填充第三层层间介质间隙3）淀积、平坦化ILD-3氧化物4）刻蚀通孔3，淀积钛/氮化钛、钨，平坦化,Figure9.28,十三、制作第三层金属直到制作压点和合金重复工艺制作第三层和第四层金属后，完成第四层金属的刻蚀，紧接着利用薄膜工艺淀积第五层层间介质氧化物（ILD-5）(见下图)。由于所刻印的结构比先前工艺中形成的0.25m尺寸要大很多，所以这一层介质不需要化学机械抛光。工艺的最后一步包括再次生长二氧化硅层（第六层层间介质）以及随后生长顶层氮化硅。这一层氮化硅称为钝化层。其目的是保护产品免受潮气、划伤以及沾污的影响。十四、参数测试,Figure7-,十四、参数测试硅片要进行两次测试以确定产