IC工艺几种IC工艺流程

1、1会计学IC工艺几种工艺几种IC工艺流程工艺流程 Oxidation(Field oxide)Silicon substrateSilicon dioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignment and ExposureMaskUV lightExposed PhotoresistexposedphotoresistSDActive RegionsSDsilicon nitrideNitrideDepositionContact holesSDGContactEtchIon I

2、mplantationDGScanning ion beamSMetal Deposition and EtchdrainSDGMetal contacts PolysiliconDepositionpolysiliconSilane gasDopant gasOxidation(Gate oxide)gate oxideoxygenPhotoresistStripoxideRF PowerIonized oxygen gasOxideEtchphotoresistoxideRF Power Ionized CF4 gasPolysiliconMask and EtchRF PowerIoni

3、zed CCl4 gaspoly gateRF Power Test/SortImplantDiffusionEtchPolishPhotoCompleted WaferUnpatterned WaferWafer StartThin FilmsWafer Fabrication (front-end) Gas flowcontrollerTemperaturecontrollerPressurecontrollerHeater 1Heater 2Heater 3ExhaustProcess gasQuartz tubeThree-zoneHeating ElementsTemperature

4、-setting voltagesThermocouplemeasurementsLoad StationVapor PrimeSoft BakeCool PlateCool PlateHard BakeTransfer StationResist CoatDevelop-RinseEdge-Bead RemovalWafer Transfer SystemWafer CassettesWafer Stepper (Alignment/Exposure System)e-e-R+Glow discharge (plasma)Gas distribution baffleHigh-frequen

5、cy energyFlow of byproducts and process gasesAnode electrodeElectromagnetic fieldFree electronIon sheathChamber wallPositive ionEtchant gas entering gas inletRF coax cablePhotonWaferCathode electrodeRadical chemicalVacuum lineExhaust to vacuum pumpVacuum gaugee-Ion sourceAnalyzing magnetAcceleration

6、 columnBeamline tubeIon beamPlasmaGraphiteProcess chamberScanning diskMass resolving slitHeavy ionsGas cabinetFilamentExtraction assemblyLighter ionsCapacitive-coupled RF inputSusceptorHeat lamps WaferGas inletExhaustChemical vapor depositionProcess chamberCVD cluster toolPassivation layerBonding pa

7、d metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep- Epitaxial layerp+ILD-6LI metalViap+p+n+n+n+2314567891011121314 Passivation layerBonding pad metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep- Epitaxial

8、layerp+ILD-6LI metalViap+p+n+n+n+2314567891011121314 312PhotoImplantDiffusion4PolishEtch5Thin Films5 um(Dia = 200 mm, 2 mm thick)PhotoresistPhosphorus implant312p+ Silicon substratep- Epitaxial layerOxide5n-well41、外延、外延2、初始氧化：、初始氧化：1000 C干氧，干氧，150；保护外延层、介；保护外延层、介质屏蔽层、减少注入损伤、控制注入深度。质屏蔽层、减少注入损伤、控制注入深度

9、。3、第一层掩膜：由光刻胶作为离子注入的掩膜、第一层掩膜：由光刻胶作为离子注入的掩膜 4、n阱注入：阱注入：200KeV高能磷（高能磷（P）注入，结深）注入，结深1 m。5、退火：先进行氧等离子体去胶；退火的目的有裸露的、退火：先进行氧等离子体去胶；退火的目的有裸露的Si表面形成氧化阻挡层、再分布、杂质电激表面形成氧化阻挡层、再分布、杂质电激活活、消除晶格损伤、消除晶格损伤Thin Films312PhotoImplantDiffusionPolishEtchp+ Silicon substrateBoron implantPhotoresist1p- Epitaxial layerOxide

10、3n-well2p-well6、第二层掩膜：由光刻胶作为离子注入的掩蔽层；、第二层掩膜：由光刻胶作为离子注入的掩蔽层；检测检测。7、p阱注入：硼（阱注入：硼（B）注入（能量较磷注入时底），）注入（能量较磷注入时底），倒置阱倒置阱8、退火、退火Thin Films12PhotoPolishEtchImplantDiffusion34+IonsSelective etching opens isolation regions in the epi layer.p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-well3Photoresist2Nitride

11、41OxideSTI trench9、清洗、清洗10、 1000 C干氧，干氧，150；保护外延层；保护外延层11、Si3N4膜淀积：膜淀积：750 C LPCVD NH3+SiH2Cl2 ；保护有源区；保护有源区；CMP的阻挡材料的阻挡材料12、第三层掩膜：、第三层掩膜：检测检测；由于特征尺寸减小，光刻难度增加。；由于特征尺寸减小，光刻难度增加。13、STI槽刻蚀：槽刻蚀：F基或基或Cl基等离子体刻蚀；检测台阶高度、特征尺基等离子体刻蚀；检测台阶高度、特征尺 寸、和腐蚀缺陷寸、和腐蚀缺陷12DiffusionPolishEtchPhotoImplantThin Filmsp-wellTren

12、ch fill by chemical vapor deposition1Liner oxidep+ Silicon substratep- Epitaxial layern-well2NitrideTrench CVD oxideOxide14、沟槽衬垫氧化：、沟槽衬垫氧化： 1000 C干氧，干氧，150；15|、沟槽、沟槽CVD氧化物填充：可用高速淀积。氧化物填充：可用高速淀积。Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolishp-well12Planarization by chemical-mechanical polishingSTI oxide

13、 after polishLiner oxidep+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellNitride strip16、沟槽氧化抛光（、沟槽氧化抛光（CMP）：）：17、氮化物去除：热磷酸、氮化物去除：热磷酸Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolish34p+ Silicon substrateGate oxide12p- Epitaxial layern-wellp-wellPolysilicon depositionPoly gate etch43Photoresist ARC18、去除氧化层：栅氧化

14、前进行。、去除氧化层：栅氧化前进行。19、栅氧化层生长：完成后立即进行多晶硅淀积（、栅氧化层生长：完成后立即进行多晶硅淀积（5000）20、第四层掩膜：光刻多晶硅栅；深紫外光刻；加抗反射涂层、第四层掩膜：光刻多晶硅栅；深紫外光刻；加抗反射涂层ARC；检测；检测。21、多晶硅栅刻蚀：先进的各向异性的等离子刻蚀机。、多晶硅栅刻蚀：先进的各向异性的等离子刻蚀机。Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolishp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-welln-n-n-1Photoresist maskArsen

15、ic n- LDD implant222、第五层掩膜：光刻、第五层掩膜：光刻n- LDD注入区注入区23、 n- LDD注入：注入：As离子低能、浅结注入离子低能、浅结注入24、去胶：、去胶：12DiffusionEtchPhotoImplantPolishThin Filmsp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellPhotoresist Mask1p-p-Photoresist mask1n-n-2BF p- LDD implant2p-n-26、第六层掩膜：光刻第六层掩膜：光刻p- LDD注入区注入区27、 p- LDD注入：注入

16、：BF2离子低能、浅结注入离子低能、浅结注入12DiffusionEtchPhotoImplantPolishThin Films+Ionsp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellp-p-1Spacer oxideSide wall spacer2Spacer etchback by anisotropic plasma etcherp-n-n-n-28、淀积、淀积SiO2层：层：1000二氧化硅层；二氧化硅层；29、 SiO2层反刻：先进的各向异性的等离子刻蚀机；层反刻：先进的各向异性的等离子刻蚀机；无需光刻、并实现侧壁无需光刻、并

17、实现侧壁Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolishp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-welln+Arsenic n+ S/D implant2Photoresist mask1n+n+30、第七层光刻：、第七层光刻：n+源源/漏注入区光刻；漏注入区光刻；31、源、源/漏注入：漏注入：“中中”能量能量As离子注入；实现自对准。离子注入；实现自对准。12DiffusionEtchPhotoPolishThin FilmsImplant3Boron p+ S/D implant2p+ Silicon

18、 substratep- Epitaxial layern-wellp-wellPhotoresist Mask11Photoresist maskn+p+p+n+n+p+32、第八层光刻：、第八层光刻：p+源源/漏注入区光刻；漏注入区光刻；33、源、源/漏注入：漏注入：“中中”能量能量B离子注入；实现自对准。离子注入；实现自对准。34、退火：、退火：RTP，1000 C，数秒钟；，数秒钟；Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolish32Tisilicide contact formation (anneal)Titanium etch3Titaniu

19、m depostion1n+p+n-wellp+n+p-welln+p+p- Epitaxial layerp+ Silicon substrate35、钛、钛(Ti)的淀积：氩等离子体溅射的淀积：氩等离子体溅射Ti靶，（靶，（PVD）36、退火（合金）：、退火（合金）：700 C，RTP；与；与Si形成形成TiSi2，与与SiO2不反应。不反应。37、刻蚀金属钛：化学方法不腐蚀、刻蚀金属钛：化学方法不腐蚀TiSi2，无需掩膜。，无需掩膜。1Nitride CVDp-wellp-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrateLI oxide2Doped o

20、xide CVD4 LI oxide etchOxide polish3DiffusionEtchPhotoImplantPolish3421Thin Films38、Si3N4膜的膜的CVD：作为阻挡层，保护有源区。：作为阻挡层，保护有源区。39、掺杂氧化物膜的、掺杂氧化物膜的CVD：PSG（BPSG），提高介电特性，快速退），提高介电特性，快速退火火熔流熔流平坦化。平坦化。40、氧化层抛光：、氧化层抛光：CMP工艺工艺 8000。41、第九层掩膜：局部互连刻蚀；形成窄沟槽、第九层掩膜：局部互连刻蚀；形成窄沟槽定义互连金属路径。定义互连金属路径。Thin FilmsDiffusionPhot

21、oImplant3214EtchPolishn-wellLI tungsten polishTungsten depositionTi/TiN deposition234LI oxideTi deposition1p-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrate42、金属、金属Ti膜淀积：膜淀积：PVD；充当金属充当金属W与与SiO2间的黏合剂。间的黏合剂。43、氮化钛淀积：立即淀积于、氮化钛淀积：立即淀积于Ti膜表面，膜表面，充当金属充当金属W 的扩散阻挡层。的扩散阻挡层。44、钨（、钨（W）淀积：）淀积：CVD；不用；不用Al的原因是，的原因是，W能

22、填充小孔，且抛光性好。能填充小孔，且抛光性好。45、磨抛、磨抛W：CMP；除去介质膜上的；除去介质膜上的W，完成，完成“大马士革大马士革”工艺。工艺。LI metalLI oxideDiffusionEtchPhotoImplantPolish321Thin FilmsOxide polishILD-1 oxide etch(Via-1 formation)23LI oxideILD-1 oxide deposition1ILD-1p-welln-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrate46、氧化物膜淀积：、氧化物膜淀积：CVD；SiO247、氧化物

23、膜的磨抛：、氧化物膜的磨抛：CMP； 8000。48、第十层掩膜：光刻多层布线间的连接孔（、第十层掩膜：光刻多层布线间的连接孔（0.25 m)；检测；检测Thin FilmsDiffusionPhotoImplant3214EtchPolishTungsten polish (Plug-1)TungstendepositionTi/TiN deposition234LI oxideTi dep.1ILD-1p-welln-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrate49、淀积、淀积Ti阻挡层：阻挡层：PVD；充当金属充当金属W与与SiO2间的黏合剂。间的

24、黏合剂。50、氮化钛淀积：、氮化钛淀积：CVD；立即淀积于；立即淀积于Ti膜表面，膜表面，充当金属充当金属W 的扩散阻的扩散阻挡层。挡层。51、淀积、淀积W：CVD；形成；形成W塞（塞（Plug）。）。52、磨抛钨：、磨抛钨：CMP；直到第一层的层间介质。；直到第一层的层间介质。PolysiliconTungsten LITungsten plugMag. 17,000 X2341TiN depositionAl + Cu (1%)depositionTi DepositionLI oxideILD-1Metal-1 etchp-welln-wellp- Epitaxial layerp+ S

25、ilicon substratePhotoEtchDiffusionImplant4132PolishThin Films53、金属、金属Ti膜淀积：膜淀积：PVD。54、Al-Cu合金膜淀积：合金膜淀积：PVD。55、氮化钛膜淀积：、氮化钛膜淀积：PVD；作为光刻的抗反射层作为光刻的抗反射层。56、第十一层掩膜：刻金属，形成连线。、第十一层掩膜：刻金属，形成连线。TiN metal capMag. 17,000 XTungsten plugMetal 1, Al4p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellLI oxideILD-1Ox

26、ide polishILD-2 gap fill132ILD-2 oxide depositionILD-2 oxide etch(Via-2 formation)PhotoEtchPolishDiffusionImplant4231Thin Films57、ILD-2间隙填充：间隙填充： ILD-2的形成与第一层层间介质膜的制作相似，的形成与第一层层间介质膜的制作相似，但需要先填充第一层金属刻出的间隙。通常是用高密但需要先填充第一层金属刻出的间隙。通常是用高密度等离子体度等离子体HDPCVD淀积空洞极少的致密氧化物。淀积空洞极少的致密氧化物。 58、 ILD-2氧化物淀积：氧化物淀积：PCV

27、D；SiO259、 ILD-2氧化物平坦化：磨抛氧化物平坦化：磨抛60、第十二层掩膜：用等离子体刻蚀、第十二层掩膜：用等离子体刻蚀ILD-2氧化层通孔。氧化层通孔。LI oxideTungsten deposition (Plug-2)Ti/TiN deposition23Ti deposition1ILD-1ILD-2p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellTungstenpolish4Thin FilmsDiffusionPhotoImplant3214EtchPolish61、淀积、淀积Ti阻挡层：阻挡层：PVD；充当金属充当金

28、属W与与SiO2间的黏合剂。间的黏合剂。62、氮化钛淀积：、氮化钛淀积：CVD；立即淀积于；立即淀积于Ti膜表面，膜表面，充当金属充当金属W 的扩散阻的扩散阻挡层。挡层。63、淀积、淀积W：CVD；形成；形成W塞（塞（Plug）。）。64、磨抛钨：、磨抛钨：CMP；直到第一层的层间介质。；直到第一层的层间介质。p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellGap fill3Via-3/Plug-3 formationMetal-2 depositionto etchILD-3 oxidepolish214LI oxideILD-1ILD-2

29、ILD-365、淀积、刻蚀金属、淀积、刻蚀金属2：66、填充第三层层间介质间隙：、填充第三层层间介质间隙：67、淀积、平坦化、淀积、平坦化ILD-3氧化物：氧化物：68、刻蚀通孔、刻蚀通孔3、淀积钛、淀积钛/氮化钛、淀积钨、平坦化：氮化钛、淀积钨、平坦化：69、。、。Passivation layerBonding pad metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep- Epitaxial layerp+n+ILD-6LI metalViap+p+n+n+70、顶层氧化层：、顶层氧化层：CVD71、顶层氮化硅：、顶层氮化硅：PVD、2000 “钝化层钝化层”使芯片免受潮使芯片免受潮 气、划伤合沾污等影响气、划伤合沾污等影响72、后低温合金：进一步加强、后低温合金：进一步加强金属互连；消除应力。金属互连；消除应力。该工艺与该工艺与0.18 m工艺基本兼容工艺基本兼容! 123这是一个有电阻的这是一个有电阻的STTL的局部版图的局部版图。1