半导体制造工艺教案

1、课 题 序 号2 学习必备欢迎下载075 电子 1、2 授 课 班 级授 课 课 时18 授 课 形 式讲授授 课 章 节主题 2、半导体制造工艺概况名称使 用 教 具多媒体把握常见器件的隔离工艺教 学 目 的2明白典型双极型集成电路制造工艺教 学 重 点3明白典型 CMOS 器件制造工艺器件的隔离工艺教 学 难 点 器件的隔离工艺更 新 、 补充 、 删 节 无内 容课 外 作 业 2-1 2-11教 学 后 记学习必备 欢迎下载授课主要内容或板书设计第 2 章 半导体制造工艺概况2.1 引言2.2 器件的隔离2.3 双极型集成电路制造工艺2.4 CMOS 器件制造工艺学习必备 欢迎下载课

2、堂 教 学 安 排教学过程学习必备 欢迎下载2.1 引言集成电路的制造要经过大约 450 道工序,消耗 68 周的时间,看似复杂,而实际上是将几大工电路种类许多, 以构成电路的晶体管来区分有双极型集成电路和 MOS 集成电路两类, 前者以双P 沟道 MOS 电路（ PMOS）、互补 MOS 电路（ CMOS ）等电路结构；由于 CMOS 技术在 MOS 器件工艺中最有代表性,在综合尺寸缩小和工作电压降低的同时获得节的学习中目的性更强；由于每个器件彼此之间需要相互绝缘,即需要隔离,因此在介绍这两种2.2 器件的隔离2.2.1 PN 结隔离未加正向偏压的 PN 结几乎无电流流淌,因而 PN 结可作

3、器件隔离用,双极型集成电路中的1第一在 P 型衬底上采纳外延淀积工艺形成 N 型外延层；2在外延层上淀积二氧化硅SiO2 ,并进行光刻和刻蚀；3去除光刻胶,露出隔离区上的 N 型外延层硅,然后在 N 型外延层上进行 P 型杂质扩散,扩散2.2.2 绝缘体隔离绝缘体隔离法通常用于 MOS 集成电路的隔离,用二氧化硅作为绝缘体,该二氧化硅作为隔离墙1.局部氧化隔离 LOCOS 工艺1热生长一层薄的垫氧层,用来降低氮化物与硅之间的应力；2淀积氮化物膜 Si3N4 ,作为氧化阻挡层；3刻蚀氮化硅,露出隔离区的硅；4热氧化,氮化硅作为氧化阻挡层爱护下面的硅不被氧化,隔离区的硅被氧化；学习必备 欢迎下载5

4、去除氮化硅,露出器件区的硅表面,为制作器件做预备；2.浅槽隔离工艺1热生长一层薄的垫氧层,用来降低氮化物与硅之间的应力；2淀积氮化物膜 Si3N4 ,作为氧化阻挡层；3刻蚀氮化硅,露出隔离区的硅；4在掩膜图形暴露区域,热氧化1520nm 的氧化层,使硅表面钝化,并可以使浅槽填充的淀积氧5刻蚀露出隔离区的硅,形成硅槽；6淀积二氧化硅进行硅槽的填充；7二氧化硅表面平整化 CMP ；8去除氮化硅,露出器件区的硅表面,为制作器件做预备；学习必备 欢迎下载3.CMOS 集成电路中的隔离2.3 双极型集成电路制造工艺2.2 双极型集成电路制造工艺2.4学习必备欢迎下载CMOS 器件制造工艺2.4.1 20

5、 世纪 80 岁月的 CMOS 工艺技术 20 世纪 80 岁月的 CMOS 工艺技术具有以下特点 : 1采纳场氧化 LOCOS 工艺进行器件间的隔离；2采纳磷硅玻璃和回流进行平整化；3采纳蒸发的方法进行金属层的淀积；4使用正性光刻胶进行光刻；5使用放大的掩膜版进行成像；6用等离子体刻蚀和湿法刻蚀工艺进行图形刻蚀；20 世纪 80 岁月的 CMOS 工艺流程2.4.2学习必备欢迎下载20 世纪 90 岁月的 CMOS 工艺技术数字通信设备、个人运算机和互联网有关的应用推动了 90 岁月 CMOS 工艺技术具有以下特点：CMOS 工艺技术的进展；特点尺寸1器件制作在外延硅上 这样可以排除在 CZ

6、 法拉单晶过程中的 C、O ；2采纳浅槽隔离技术 取代了局部氧化隔离技术 ；3使用侧墙隔离 防止对源漏区进行更大剂量注入时,源漏区的杂质过于接近沟道以致可能发生4多晶硅栅和采纳钨硅化合物和钛硅化合物实现局部互连,减小了电阻并提高了器件速度；5光刻技术方面使用G-line436nm 、I-line365nm 、深紫外线DUV248nm 光源曝光,并使用分6用等离子体刻蚀形成刻蚀图形；7湿法刻蚀用于掩盖薄膜的去除；8采纳立式氧化炉,能使硅片间距更小,更好地掌握沾污；9采纳快速热处理系统对离子注入之后的硅片进行退火处理及形成硅化物,能更快、更好地掌握10 用直流磁控溅射取代蒸发淀积金属膜；11采纳多

7、层金属互连技术；12 钨 CVD 和 CMP 或反刻 形成钨塞,实现层和层之间的互连；13Ti 和 TiN 成为钨的阻挡层；14Ti 作为 Al-Cu 粘附层,能减小接触电阻；15TiN 抗反射涂层的应用,可以减小光刻曝光时驻波和反射切口；16BPSG 通常被用作 PMD 金属前绝缘层 ；17DCVD ：PE-TEOS采纳等离子体增强正硅酸乙酯淀积二氧化硅 和 O3-TEOS采纳臭氧和正硅18DCVD:PE- 硅烷来实现 PMD 屏蔽氮化物、绝缘介质的抗反射涂层和 PD 氮化物的淀积；19 介质采纳 CMP 使表面平整化；20Cluster 运算机集群 工具变得特别普遍；21 单个硅片加工系统提高了可控硅片和硅片之间的一样性；22 批处理系统仍旧使用,可以使一般工人的生产量也很高；学习必备 欢迎下载图 2-9 20 世纪 90 岁月的 CMOS 工艺技术制作的 CMOS 器件结构图2.4.3 21 世纪初的 CMOS 工艺技术1特点尺寸 0.13 m 或更小；2硅片直径 200mm 或 300mm；3使用浅槽隔离技术,有效地使硅片表面的晶体管与衬底隔