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文档简介
1、,第七章 COMS IC 制造工艺流程,主要内容 1.典型的亚微米 CMOS IC 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。,CMOS工艺流程中的主要制造步骤,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,一、双井工艺n-well F
2、ormation 1)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,p-well Formation1)第二层掩膜2) P井注入(高能)3)退火,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。),STI Oxide Fill1)沟槽衬垫氧化硅2)沟槽CVD氧化物填充,STI Formation1)浅槽氧化物抛光
3、(化学机械抛光)2)氮化物去除,三、Poly Gate Structure Process 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,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- LDD Implant1)第五层掩膜2) n-LDD注入(低能量,浅结),p- LDD Implant1)第
4、六层掩膜2)P- 轻掺杂漏注入(低能量,浅结),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,六、源/漏注入工艺n+ Source/Drain Implant1)第七层掩膜2)n+源/漏注入,p+ Source/Drain Implant1)第八层掩膜2)P源漏注入(中等能量)3)退火,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,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,
5、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),作为嵌入LI金属的介质的LI氧化硅,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,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,多晶硅、钨 LI 和钨塞的SEM显微照片,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,第一套钨通孔上第一层金属的SEM显微照片,十一、通孔2和钨塞2的形成制作
6、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,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,第一套钨通孔上第一层金属的SEM显微照片,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,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,十四、参
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