微电子工艺课件分析

1、外延生长
2、初始氧化生长
3、第一层掩膜，n阱注入
4、n阱注入（高能）
5、退火
微电子工艺课件分析
9.3 CMOS制作步骤—1双阱工艺
闩锁效应：由NMOS的 有源区、P衬底、N阱、 PMOS的有源区构成的 n-p-n-p结构产生的，当 其中一个三极管正偏 时，就会构成正反馈形 成闩锁。它的存在会使 VDD和GND之间形成一 低阻抗通路，产生大电 流。 措施：减小衬底和N阱 的寄生电阻。
CMOS反相器，由2个晶体管组成—一个nMOS和一个 pMOS，步骤如下：
1、双阱工艺
8、局部互连工艺
2、浅槽隔离工艺
9、通孔1和金属塞1的形成
3、多晶硅栅结构工艺
10、金属1互连的形成
4、轻掺杂漏（LDD）注入 11、通孔2和金属塞2的形成
工艺
12、金属2互连的形成
5、侧墙的形成
13、制作到压点及合金的
STI槽刻蚀4个主要步骤： 1、隔离氧化层 barrier oxide 2、氮化物淀积 3、第三层掩膜，浅槽隔离 4、STI槽刻蚀
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9.3 CMOS制作步骤—2浅槽隔离工艺
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9.3 CMOS制作步骤—2浅槽隔离工艺
STI氧化物填充的基本步骤：1、沟槽衬垫氧化硅(侧 壁）trench liner oxide；2、沟槽CVD氧化物填充
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9.3 CMOS制作步骤—2浅槽隔离工艺
STI氧化物氧化层抛光—氧化物去除：1、沟槽氧化 物抛光（CMP）；2、氮化物去除（磷酸）
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9.3 CMOS制作步骤—3多晶硅栅结构工艺
栅结构的制作是最关键的一步，包括栅氧的热氧化生长 以及多晶硅栅的刻印和刻蚀，后者是整个集成电路工艺 中物理尺度最小的结构，多晶硅栅的宽度通常是整个硅 片上最关键的CD线宽。
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9.3 CMOS制作步骤—1双阱工艺
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9.3 CMOS制作步骤—1双阱工艺
形成p阱的3个步骤：1、第二层掩膜，p阱注入；2、p阱 注入（高能）；3、退火
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9.3 CMOS制作步骤—2浅槽隔离工艺
浅槽隔离工艺（STI，Shallow Trench isolation）是一种 在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种可选工 艺。之前的隔离工艺是硅的局域氧化工艺（LOCOS）
6、漏/源注入工艺
金属3
7、掺杂
14、参数测试
微电子工艺课件分析
微电子工艺课件分析
9.3 CMOS制作步骤—1双阱工艺
定义MOSFET有源区，双阱包括一个n阱和p阱。采用 倒掺杂技术来优化晶体管的电学特性—利用高能量、大 剂量的注入。随后的阱注入在相同区域进行，能量剂量 都大幅度减小。
形成n阱的5个主要步骤
Cathode electrode
Flow of byproducts and process gases
Exhaust to vacuum pump
微电子工艺课件分析
9.2.1 硅片制造厂的分区概述—离子注入
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9.2.1 硅片制造厂的分区概述—离子注入
FqvB F qvB
F mv2 r
W 1 mv2 2
r mv qB
v
2W m
r
2mW qB
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9.2.1 硅片制造厂的分区概述—薄膜生长
微电子工艺课件分析
9.2.1 硅片制造厂的分区概述—薄膜生长 （金属化）
微电子工艺课件分析
薄膜生长CVD Processing System
Process chamber
Gas inlet
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9.2 CMOS工艺流程
微电子工艺课件分析
9.2.1 硅片制造厂的分区概述
Wafer Fabrication (front-end)
Wafer Start
Unpatterned Wafer
Thin Films
Polish
Completed Wafer
Diffusion
Photo
Heater 1 Heater 2 Heater 3
Three-zone Heating Elements
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Pressure controller
Exhaust
9.2.1 硅片制造厂的分区概述—光刻
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9.2.1 硅片制造厂的分区概述—光刻
装片台
气相成 底膜
涂胶
湿影清 洗
第九章 集成电路制造工艺概况
学习目标：
1、画出典型的亚微米CMOS集成电路制造流 程图
2、掌握6种主要工艺 3、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和
设备
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.2 CMOS工艺流程
薄膜制作（layer） 刻印 (pattern) 刻蚀 掺杂
去边 传送台
步进光刻机(（对准）t/曝光系统 )
片架
硅片传送系统
软烘
冷板
冷板
坚膜
9.2.1 硅片制造厂的分区概述—刻蚀
Gas distribution baffle Anode electrode
Etchant gas entering gas inlet
Electromagnetic field Free electron
Etch
Test/Sort
Implant
微电子工艺课件分析
9.2.1 硅片制造厂的分区概述—扩散
Temperature controller
Thermocouple measurements
Gas flow controller
Process gas
Quartz tube
Temperaturesetting voltages
Ion sheath
ee-
e-
+ Chamber wall
Positive ion
R
Radical chemical
Vacuum line
High-frequency energy
RF coax cable Photon Glow discharge (plasma) Vacuum gauge Wafer
Capacitivecoupled RF input
CVD cluster tool
Chemical vapor deposition
Wafer Susceptor
Heat lamps
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Figure 9.7
Exhaust
9.2.1 硅片制造厂的分区概述—抛光
微电子工艺课件分析
9.3 CMOS制作步骤