半導(dǎo)體集成電路工藝流程

1、集成電路制造工藝流程晶體的生長晶體切片成wafer晶圓制作功能設(shè)計(jì)d模塊設(shè)計(jì)a電路設(shè)計(jì)a版圖設(shè)計(jì)a制作光罩工藝流程1）表面清洗晶圓表面附著一層大約2um的Al2O3和甘油混合液保護(hù)之,在制作前必須進(jìn)行化學(xué)刻蝕和表面清洗。2）初次氧化有熱氧化法生成SiO2緩沖層，用來減小后續(xù)中Si3N4對(duì)晶圓的應(yīng)力氧化技術(shù)干法氧化Si（固）+02-Si02（固）濕法氧化Si（固）+2H20=Si02（固）+2H2干法氧化通常用來形成，柵極二氧化硅膜，要求薄，界面能級(jí)和固定電荷密度低的薄膜。干法氧化成膜速度慢于濕法。濕法氧化通常用來形成作為器件隔離用的比較厚的二氧化硅膜。當(dāng)Si02膜較薄時(shí)，膜厚與時(shí)間成正比。Si

2、02膜變厚時(shí)，膜厚與時(shí)間的平方根成正比。因而，要形成較厚的Si02膜，需要較長的氧化時(shí)間。Si02膜形成的速度取決于經(jīng)擴(kuò)散穿過Si02膜到達(dá)硅表面的02及0H基等氧化劑的數(shù)量的多少。濕法氧化時(shí)，因在于0H基在Si02膜中的擴(kuò)散系數(shù)比02的大。氧化反應(yīng)，Si表面向深層移動(dòng)，距離為Si02膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的Si02膜，去除后的Si表面的深度也不同。Si02膜為透明，通過光干涉來估計(jì)膜的厚度。這種干涉色的周期約為200nm，如果預(yù)告知道是幾次干涉，就能正確估計(jì)。對(duì)其他的透明薄膜，如知道其折射率，也可用公式計(jì)算出（dSi02）/（dox）（=nox）/（nSi02。）Si02膜很薄時(shí)，

3、看不到干涉色，但可利用Si的疏水性和Si02的親水性來判斷Si02膜是否存在。也可用干涉膜計(jì)或橢圓儀等測出。Si02和Si界面能級(jí)密度和固定電荷密度可由M0S二極管的電容特性求得。（100）面的Si的界面能級(jí)密度最低，約為10E+1010E+ll/cm-2.eV-1數(shù)量級(jí)。（100）面時(shí)，氧化膜中固定電荷較多，固定電荷密度的大小成為左右閾值的主要因素。CVD(ChemicalVapordeposition)法沉積一層Si3N4(HotCVD或LPCVD)。常壓CVD(NormalPressureCVD)NPCVD為最簡單的CVD法，使用于各種領(lǐng)域中。其一般裝置是由(1)輸送反應(yīng)氣體至反應(yīng)爐的載

4、氣體精密裝置；(2)使反應(yīng)氣體原料氣化的反應(yīng)氣體氣化室；(3)反應(yīng)爐；(4)反應(yīng)后的氣體回收裝置等所構(gòu)成。其中中心部分為反應(yīng)爐，爐的形式可分為四個(gè)種類，這些裝置中重點(diǎn)為如何將反應(yīng)氣體均勻送入，故需在反應(yīng)氣體的流動(dòng)與基板位置上用心改進(jìn)。當(dāng)為水平時(shí)，則基板傾斜；當(dāng)為縱型時(shí)，著反應(yīng)氣體由中心吹出，且使基板夾具回轉(zhuǎn)。而汽缸型亦可同時(shí)收容多數(shù)基板且使夾具旋轉(zhuǎn)。為擴(kuò)散爐型時(shí)，在基板的上游加有混和氣體使成亂流的裝置。低壓CVD(LowPressureCVD)此方法是以常壓CVD為基本，欲改善膜厚與相對(duì)阻抗值及生產(chǎn)所創(chuàng)出的方法。主要特征：(1)由于反應(yīng)室內(nèi)壓力減少至10-1000Pa而反應(yīng)氣體，載氣體的平均自

5、由行程及擴(kuò)散常數(shù)變大，因此，基板上的膜厚及相對(duì)阻抗分布可大為改善。反應(yīng)氣體的消耗亦可減少；(2)反應(yīng)室成擴(kuò)散爐型，溫度控制最為簡便，且裝置亦被簡化，結(jié)果可大幅度改善其可靠性與處理能力(因低氣壓下，基板容易均勻加熱)，因基可大量裝荷而改善其生產(chǎn)性。熱CVD(HotCVD)/(thermalCVD)此方法生產(chǎn)性高，梯狀敷層性佳(不管多凹凸不平，深孔中的表面亦產(chǎn)生反應(yīng)，及氣體可到達(dá)表面而附著薄膜)等，故用途極廣。膜生成原理，例如由揮發(fā)性金屬鹵化物(MX)及金屬有機(jī)化合物(MR)等在高溫中氣相化學(xué)反應(yīng)(熱分解，氫還原、氧化、替換反應(yīng)等)在基板上形成氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、高熔點(diǎn)金屬、金

6、屬、半導(dǎo)體等薄膜方法。因只在高溫下反應(yīng)故用途被限制，但由于其可用領(lǐng)域中，則可得致密高純度物質(zhì)膜，且附著強(qiáng)度極強(qiáng)，若用心控制，則可得安定薄膜即可輕易制得觸須(短纖維)等，故其應(yīng)用范圍極廣。熱CVD法也可分成常壓和低壓。低壓CVD適用于同時(shí)進(jìn)行多片基片的處理，壓力一般控制在0.25-2.0Torr之間。作為柵電極的多晶硅通常利用HCVD法將SiH4或Si2H。氣體熱分解(約650oC)淀積而成。采用選擇氧化進(jìn)行器件隔離時(shí)所使用的氮化硅薄膜也是用低壓CVD法，利用氨和SiH4或Si2H6反應(yīng)面生成的，作為層間絕緣的SiO2薄膜是用SiH4和O2在400-4500oC的溫度下形成SiH4+02-Si0

7、2+2H2或是用Si(0C2H5)4(TEOS:tetra-ethoxy-silane)和02在750oC左右的高溫下反應(yīng)生成的，后者即采用TE0S形成的Si02膜具有臺(tái)階側(cè)面部被覆性能好的優(yōu)點(diǎn)。前者，在淀積的同時(shí)導(dǎo)入PH3氣體，就形成磷硅玻璃(PSG:phosphor-silieate-glass)再導(dǎo)入B2H6氣體就形成BPSG(borro-phosphor-silieate-glass)膜。這兩種薄膜材料，高溫下的流動(dòng)性好，廣泛用來作為表面平坦性好的層間絕緣膜。電漿增強(qiáng)CVD(PlasmaEnhancedCVD)NPCVD法及LPCVD法等皆是被加熱或高溫的表面上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成薄膜。

8、PECVD是在常壓CVD或LPCVD的反應(yīng)空間中導(dǎo)入電漿(等離子體)，而使存在于空間中的氣體被活化而可以在更低的溫度下制成薄膜。激發(fā)活性物及由電漿中低速電子與氣體撞擊而產(chǎn)生。光CVD(PhotoCVD)PECVD使薄膜低溫化，且又產(chǎn)生如A-Si般的半導(dǎo)體元件。但由于薄膜制作中需考慮：(1)在除去高溫(HCVD)及PECVD時(shí)摻入元件中的各種缺陷(如PECVD中帶電粒子撞擊而造成的損傷)；(2)不易制作的元件(不純物剖面)，不希望在后面受到工程高溫處理被破壞，因此希望可于低溫中被覆薄膜。PCVD是解決這此問題的方法之一。遇熱分解時(shí)，因加熱使一般分子的并進(jìn)運(yùn)動(dòng)與內(nèi)部自由度被激發(fā)(激發(fā)了分解時(shí)不需要

9、的自由度)，相對(duì)的，在PCVD中，只直接激發(fā)分解必須的內(nèi)部自由度，并提供活化物促使分解反應(yīng)。故可望在低溫下制成幾無損傷的薄膜且因光的聚焦及掃描可直接描繪細(xì)線或蝕刻。MOCVD(MetalOrganicCVD)分子磊晶成長(MolecularBeamEpitaxy)CVD技術(shù)另一重要的應(yīng)用為MOCVD，此技術(shù)與MBE(MolecularBeamEpitaxy)同為：(1)成長極薄的結(jié)晶；(2)做多層構(gòu)造；(3)多元混晶的組成控制；(4)目標(biāo)為化合物半導(dǎo)體的量產(chǎn)。此有裝置有下列特征：(1)只需有一處加熱，裝置構(gòu)造簡單，量產(chǎn)裝置容易設(shè)計(jì)；(2)膜成長速度因氣體流量而定，容易控制；(3)成長結(jié)晶特性可

10、由閥的開頭與流量控制而定；(4)氧化鋁等絕緣物上可有磊晶成長；(5)磊晶成長可有選擇，不會(huì)被刻蝕。相反地亦有：(1)殘留不純物雖已改善，但其殘留程度極高；更希望再進(jìn)一步改良對(duì)結(jié)晶厚度的控制；(3)所用反應(yīng)氣體中具有引火性、發(fā)水性，且毒性強(qiáng)的氣體極多；(4)原料價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。多層布線間的層間絕緣膜的沉積，以及最后一道工序的芯片保護(hù)膜的沉積必須在低溫下(450C以下)下進(jìn)行，以免損傷鋁布線。等離子CVD法就是為此而發(fā)明的一種方法。外延生長法(LPE)外延生長法(epitaxialgrowth)能生長出和單晶襯底的原子排列同樣的單晶薄膜。在雙極型集成電路中，為了將襯底和器件區(qū)域隔離(電絕緣)，在P

11、型襯底上外延生長N型單晶硅層。在MOS集成電路中也廣泛使用外延生長法，以便容易地控制器件的尺寸，達(dá)到器件的精細(xì)化。此時(shí)，用外延生長法外延一層雜質(zhì)濃度低(約1015cm-3)的供形成的單晶層、襯底則為高濃度的基片，以降低電阻，達(dá)到基極電位穩(wěn)定的目的。LPE可以在平面或非平面襯底生長、能獲得十分完善的結(jié)構(gòu)。LPE可以進(jìn)行摻雜，形成n-和p-型層，設(shè)備為通用外延生長設(shè)備，生長溫度為300oC-900oC，生長速率為0.2um-2um/min，厚度0.5um-100um，外延層的外貌決定于結(jié)晶條件，并直接獲得具有絨面結(jié)構(gòu)表面外延層。涂敷光刻膠光刻制造過程中，往往需采用20-30道光刻工序，現(xiàn)在技術(shù)主要

12、采有紫外線(包括遠(yuǎn)紫外線)為光源的光刻技術(shù)。光刻工序包括翻版圖形掩膜制造，硅基片表面光刻膠的涂敷、預(yù)烘、曝光、顯影、后烘、腐蝕、以及光刻膠去除等工序。(1)光刻膠的涂敷在涂敷光刻膠之前，將洗凈的基片表面涂上附著性增強(qiáng)劑或?qū)⒒旁诙栊詺怏w中進(jìn)行熱處理。這樣處理是為了增加光刻膠與基片間的粘附能力，防止顯影時(shí)光刻膠圖形的脫落以及防止?jié)穹ǜg時(shí)產(chǎn)生側(cè)面腐蝕(sideetching)。光刻膠的涂敷是用轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時(shí)間可自由設(shè)定的甩膠機(jī)來進(jìn)行的。首先、用真空吸引法將基片吸在甩膠機(jī)的吸盤上，將具有一定粘度的光刻膠滴在基片的表面，然后以設(shè)定的轉(zhuǎn)速和時(shí)間甩膠。由于離心力的作用，光刻膠在基片表面均勻地展開，多余的

13、光刻膠被甩掉，獲得一定厚度的光刻膠膜，光刻膠的膜厚是由光刻膠的粘度和甩膠的轉(zhuǎn)速來控制。所謂光刻膠，是對(duì)光、電子束或X線等敏感，具有在顯影液中溶解性的性質(zhì)，同時(shí)具有耐腐蝕性的材料。一般說來，正型膠的分辯率高，而負(fù)型膠具有高感光度以及和下層的粘接性能好等特點(diǎn)。光刻工藝精細(xì)圖形(分辯率，清晰度)，以及與其他層的圖形有多高的位置吻合精度(套刻精度)來決定，因此有良好的光刻膠，還要有好的曝光系統(tǒng)。(2)預(yù)烘(prebake)因?yàn)橥糠蠛玫墓饪棠z中含有溶劑，所以要在80C左右的烘箱中在惰性氣體環(huán)境下預(yù)烘15-30分鐘，去除光刻膠中的溶劑。曝光將高壓水銀燈的g線(l=436nm),i線(l=365nm)通過掩

14、模照射在光刻膠上，使光刻膠獲得與掩模圖形同樣的感光圖形。根據(jù)曝光時(shí)掩模的光刻膠的位置關(guān)系，可分為接觸式曝光、接近式曝光和投影曝光三種。而投影曝光又可分為等倍曝光和縮小曝光。縮小曝光的分辯率最高，適宜用作加工，而且對(duì)掩模無損傷，是較常用的技術(shù)?？s小曝光將掩模圖形縮小為原圖形的1/5-1/10，這種場合的掩模被稱為掩模原版(reticle)。使用透鏡的曝光裝置，其投影光學(xué)系統(tǒng)的清晰度R和焦深D分別用下式表示：R=k1入/NAD=k2入/(NA)2曝光波長NA透鏡的數(shù)值孔徑k1、k2為與工藝相關(guān)的參數(shù)，k1(0.6-0.8),k2(0.5)由此可知：要提高清晰度(R變小)，必須縮短波長，加大透鏡數(shù)值

15、孔徑。隨著曝光波長的縮短，清晰度得到改善，但是焦深卻變短，對(duì)光刻膠表面平坦度提出了更嚴(yán)格的要求，這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。通常采用的高壓水銀燈，還有比高壓水銀燈I-line波長短的遠(yuǎn)紫外線準(zhǔn)分子激光器(excimerlaser,KrF:248nm,ArF:193nm)為曝光光源。為了解決上述所提到的缺點(diǎn)，用比光的波長更短的X線(l=1-10nm)作為曝光光源，技術(shù)上有很大的進(jìn)展，利用X線和電子束進(jìn)行光刻時(shí)，其焦深較深，對(duì)表面平坦度沒有苛刻的要求。接近式曝光技術(shù)為光罩掩模與基板相互靠近保持較近的間隙(gap)，以UV光由MASK側(cè)面照射，將圖案投射在基板上對(duì)光阻進(jìn)行曝光。一般而言，光罩尺寸較基板大，所

16、以圖案將以1:1的大小轉(zhuǎn)印到光阻上，此方法精度較所常用的步進(jìn)機(jī)(stepper,能輸出一定頻率和波長的光線)或鏡像投影(MirrorProjection)來得差，但其優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)量(throughput)大，設(shè)備便宜。在光學(xué)系統(tǒng)中，大型的準(zhǔn)直鏡(collimatemirror)(球面或非球面)對(duì)轉(zhuǎn)刻精度影響最大，以日前制作水準(zhǔn)而言，傾斜角(declinationangle)約可以做到+-0.3以內(nèi)。若傾斜角過大，則基片邊緣的圖案將與光罩設(shè)計(jì)的位置有所差別，將影響到totalpitch(圖案實(shí)際長度與設(shè)計(jì)長度的誤差容忍值)的誤差。而一般接近式曝光技術(shù)解析度與光罩及基板的間隙和光的波長有關(guān)。隨著基片的

17、增大，光罩也隨之增大，由于光罩本身的重量會(huì)使得光罩中間部分向下彎曲。如果彎曲程度得到控制，利用光線反射原理的檢測(類似光的薄膜干涉)來推算光罩與基板的距離。光罩精密對(duì)位技術(shù)，此對(duì)位技術(shù)可分為兩部分，一部分利用CCD(chargecoupleddevice)將光罩上及基板上的記號(hào)重疊后做圖像分析處理，即可知目前的對(duì)位情形，再配合另一部分可精確移動(dòng)的對(duì)準(zhǔn)臺(tái)(alignmentstage)，控制其X,Y方向及角度的位移。溫度的管理，因光罩與基板兩者膨脹系數(shù)不同，同一特定溫度下，光照的影響將會(huì)造成誤差。光罩的溫度控制方法是利用經(jīng)過溫控后的潔凈空氣吹向光罩表面使光罩全面的溫度分布均勻，而對(duì)基板是利用溫控

18、后的水流承載基板的基臺(tái)來控制。就曝光系統(tǒng)而言，所使用的UV光源為10kw的超高水銀燈，經(jīng)過橢圓鏡，多層鍍膜反射鏡等光學(xué)系統(tǒng)后投射在光罩及光刻膠上，為了使投射光有良好的均一性及平行度以增加曝光精度，在光學(xué)系統(tǒng)中通常會(huì)使用Flyeyelens及大型的球面鏡。以超高水銀燈所發(fā)出的UV而言主，強(qiáng)度有三個(gè)峰值分別為g-line(436nm),hTine(406nm),iTine(365nm)，其中正型光阻對(duì)g-line及hTine較敏感，i-line通常對(duì)負(fù)膠有較好的曝光效率。由于為了不使UV光的強(qiáng)度下降，光學(xué)系統(tǒng)中所使用的鏡光學(xué)為合成的石英所制，多層鍍膜的鏡片也被設(shè)計(jì)成增加UV區(qū)的反射率。顯影將顯影液

19、全面地噴在光刻膠上，或?qū)⑵毓夂蟮臉悠陲@影液中幾十秒鐘，則正型光刻膠的曝光部分(或負(fù)膠的未曝光部分)被溶解。顯影后的圖形精度受顯影液的濃度，溫度以及顯影的時(shí)間等影響。顯影后用純水清洗。后烘(postbake)為使殘留在光刻膠中的有機(jī)物溶液完全揮發(fā)，提高光刻膠和基片的粘接性及光刻膠的耐腐蝕能力，通常將基片在120200oC溫度下烘干20-30分鐘。腐蝕(etching)經(jīng)過上述工序后，以復(fù)制到光刻膠上的集成電路的圖形作為掩模，對(duì)下層的材料進(jìn)行腐蝕。腐蝕技術(shù)是利用化學(xué)腐蝕法把材料的某一部分去除的技術(shù)。腐蝕技術(shù)分為兩大類：濕法腐蝕進(jìn)行腐蝕的化學(xué)物質(zhì)是溶液；干法腐蝕(一般稱刻蝕)進(jìn)行的化學(xué)物質(zhì)是氣體

20、。濕法腐蝕，采用溶液進(jìn)行的腐蝕是一種各向同性腐蝕。因而，光刻膠掩模下面的薄膜材料，在模方向上也隨著時(shí)間的增長而受到腐蝕，因此，出現(xiàn)與掩模圖形不一致的現(xiàn)象，不適用于精細(xì)化工藝。但濕法腐蝕具有設(shè)備便宜，被腐蝕速度與光刻膠的腐蝕速度之比(選擇比)大，對(duì)腐蝕表面無污染，無損傷等優(yōu)點(diǎn)，適用于非精細(xì)化圖形的加工。典型的SiO2膜的腐蝕為稀釋的HF溶液或HF、氟化氨混合液(也稱緩沖氫氟酸液)，氮化硅膜的腐蝕液為180oC左右的熱磷酸；鋁的腐蝕液為磷酸溶液(磷酸：醋酸：硝酸=250：20：3,55+-5oC。干法腐蝕干法刻蝕分為各向同性刻蝕和各向異性刻蝕兩種，采用等離子進(jìn)行刻蝕是各向同性的典型。在光刻膠去膠裝

21、置中，氧的等離子體和光刻膠反應(yīng)形成H2O和CO2氣體。此時(shí)，作為反應(yīng)基的氧原子團(tuán)與光刻膠進(jìn)行各向同性反應(yīng)。精細(xì)圖形進(jìn)行各向異性很強(qiáng)的干法刻蝕來實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)性離子刻蝕(RIE:reactiveionetching)是一種典型的例子。RIE是利用離子誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)離子還起著去除表面生成物露出清潔的刻蝕表面的作用。但是，這種刻蝕法不能獲得高的選擇比，刻蝕表面的損傷大，有污染，難以形成更精細(xì)的圖形。作為替代技術(shù)是能量低，高真空狀態(tài)下也具有高密度的電子回旋共振等離子設(shè)備的開發(fā)。對(duì)于柵電極材料的多晶硅(polysilicon)來說，它的刻蝕條件必須具備相對(duì)于下層10nm左右的柵極SiO2膜層有高的選擇比

22、。而SiO2的刻蝕條件又必須相對(duì)于單晶硅和多晶硅都有高的選擇比。作為布線材料的鋁合金，表面有牢固的三氧化二鋁薄膜，必須先以強(qiáng)濺射條件將其去除后再開始刻蝕，在鋁刻蝕以后，要去除表面殘留在鋁薄膜上的氯化物，以免刻蝕鋁布線。同步輻射(SOR：synchrotronorbitalradiation)X線光刻技術(shù)SOR是在電子沿著加速器的圓形儲(chǔ)存環(huán)以光的速度前進(jìn)時(shí)，其前進(jìn)的軌道因磁場而彎曲，在軌道切線方向上放射出的光，同步加速輻射光源是一個(gè)指向性好，強(qiáng)度大的理想的X線源。光刻膠的去除經(jīng)腐蝕完成圖形復(fù)制以后，再用剝離液去除光刻膠，完成整個(gè)光刻工序?？梢杂脽o機(jī)溶液如硫酸或干式臭氧燒除法將光阻去除。此處用干法

23、氧化法將氮化硅去除離子布植將硼離子(B+3)透過SiO2膜注入襯底，形成P型阱離子注入法是利用電場加速雜質(zhì)離子，將其注入硅襯底中的方法。離子注入法的特點(diǎn)是可以精密地控制擴(kuò)散法難以得到的低濃度雜質(zhì)分布。MOS電路制造中，器件隔離工序中防止寄生溝道用的溝道截?cái)啵{(diào)整閥值電壓用的溝道摻雜，CMOS的阱形成及源漏區(qū)的形成，要采用離子注入法來摻雜。離子注入法通常是將欲摻入半導(dǎo)體中的雜質(zhì)在離子源中離子化，然后將通過質(zhì)量分析磁極后選定了離子進(jìn)行加速，注入基片中。此時(shí)，雜質(zhì)的注入量可通過測量流過基片的電流大小來正確控制。離子由基片的表面到停止，形成了近似的高斯分布。設(shè)Rp為投影射程，Rp為其的標(biāo)準(zhǔn)偏差，Q為注

24、入量，注入的離子分布C(x)其中Rp,Rp的大小與雜質(zhì)的種類，加速電壓的大小有關(guān)以及基片的材料。此外，有縱向的標(biāo)準(zhǔn)偏差Rp，同樣也有橫向偏差Re。離子注入時(shí)，通常采用光刻膠和SiO2作掩模，掩模厚度以不使雜質(zhì)穿透為原則。離子束的注入角度通常偏離基片法線7oC左右，以防止發(fā)生溝道效應(yīng)(即離子不與原子碰撞而直接進(jìn)入基片深層)。離子注入后，要在800-1000oC的高溫下進(jìn)行熱處理(即退火處理)，以使離子注入時(shí)產(chǎn)生的結(jié)晶損傷得到恢復(fù)，同時(shí)為了防止硅表面的污染。通常要在注入?yún)^(qū)表面形成薄薄的SiO2層，雜質(zhì)離子透過這層SiO2進(jìn)行注入。硅和鍺半導(dǎo)體材料經(jīng)高度提純后，其原子排列已變成非常整齊的晶體狀態(tài)，稱

25、為單晶體也稱本征半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體硅或鍺中摻入少量五價(jià)雜質(zhì)元素如磷(P)、銻(Sb)、砷(As)等，因?yàn)殡s質(zhì)的濃度很小(108個(gè)硅或鍺原子中摻入一個(gè)磷原子)，所以雜質(zhì)被晶格中的主原子所包圍。摻入的五價(jià)雜質(zhì)，它的四個(gè)價(jià)電子與其相鄰的四個(gè)主原子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，第五個(gè)價(jià)電子不能形成共價(jià)鍵而變成自由電子。因?yàn)樗杏嗟淖杂呻娮?，所以五價(jià)雜質(zhì)稱為施主雜質(zhì)，摻雜為N型半導(dǎo)體。而摻雜三價(jià)雜質(zhì)，則會(huì)因缺少一個(gè)價(jià)電子而形成一個(gè)空位，摻雜為P型半導(dǎo)體。去除光刻膠，放高溫爐中進(jìn)行退火處理以消除晶圓中晶格缺陷和內(nèi)應(yīng)力，以恢復(fù)晶格的完整性。使植入的摻雜原子擴(kuò)散到替代位置，產(chǎn)生電特性。并使原先的SiO2膜厚度增加，

26、達(dá)到阻止下一步中n型雜質(zhì)注入P型阱中。1擴(kuò)散技術(shù)向半導(dǎo)體中摻雜的方法有擴(kuò)散和離子注入法。擴(kuò)散法是將摻雜氣體導(dǎo)入放有硅片的高溫爐，將雜質(zhì)擴(kuò)散到硅片內(nèi)一種方法。優(yōu)點(diǎn)是批量生產(chǎn)，獲得高濃度摻雜。雜質(zhì)擴(kuò)散有兩道工序：預(yù)擴(kuò)散(又稱預(yù)淀積Predeposition)和主擴(kuò)散(drivein)預(yù)擴(kuò)散工序是在硅表面較淺的區(qū)域中形成雜質(zhì)的擴(kuò)散分布，這種擴(kuò)散分布中，硅表面雜質(zhì)濃度的大小是由雜質(zhì)固溶度來決定的。主擴(kuò)散工序是將預(yù)擴(kuò)散時(shí)形成的擴(kuò)散分布進(jìn)一步向深層推進(jìn)的熱處理工序。雜質(zhì)的擴(kuò)散濃度取決于與溫度有關(guān)的擴(kuò)散系數(shù)D的大小和擴(kuò)散時(shí)間的長短。硅集成電路工藝中，往往采用硼作為P型雜質(zhì)，磷作為N型雜質(zhì)。它們固溶度高，均1

27、020cm-3。除此之外，還使用砷和銻等系數(shù)小的雜質(zhì)，這對(duì)于不希望產(chǎn)生雜質(zhì)再分布的場合是有效的。雜質(zhì)擴(kuò)散層的基本特性參數(shù)是方塊電阻RF和結(jié)果Xj。RF可用四探針測量法。Xj可用傾斜研磨(Anglelapping)和染色(staining)法，(如用HF：H3PO4=1：6使P層黑化)，或擴(kuò)展電阻(spreadingresistance)法來進(jìn)行評(píng)估。傾斜研磨后，經(jīng)侵蝕的酸溶液蝕刻，將guttering后集積在晶片下半部的析出物凸顯出來，顯現(xiàn)出密度的軌跡，而在靠晶片的表面附近出現(xiàn)一段空泛區(qū)，經(jīng)過角度換算，約20um。用熱磷酸去除氮化硅層，摻雜磷(P+5)離子，形成N型阱退火處理，然后用HF去除S

28、iO2層干法氧化法生成一層SiO2層，然后LPCVD沉積一層氮化硅此時(shí)P阱的表面因SiO2層的生長與刻蝕已低于N阱的表面水平面。這里的SiO2層和氮化硅的作用與前面一樣。接下來的步驟是為了隔離區(qū)和柵極與晶面之間的隔離層。利用光刻技術(shù)和離子刻蝕技術(shù)，保留下柵隔離層上面的氮化硅層濕法氧化，生長未有氮化硅保護(hù)的SiO2層，形成PN之間的隔離區(qū)熱磷酸去除氮化硅，然后用HF溶液去除柵隔離層位置的SiO2，并重新生成品質(zhì)更好的SiO2薄膜,作為柵極氧化層。LPCVD沉積多晶硅層，然后涂敷光阻進(jìn)行光刻，以及等離子蝕刻技術(shù)，柵極結(jié)構(gòu)，并氧化生成SiO2保護(hù)層。表面涂敷光阻，去除P阱區(qū)的光阻，注入砷(As)離子

29、，形成NMOS的源漏極。用同樣的方法，在N阱區(qū)，注入B離子形成PMOS的源漏極。利用PECVD沉積一層無摻雜氧化層，保護(hù)元件，并進(jìn)行退火處理。沉積摻雜硼磷的氧化層含有硼磷雜質(zhì)的SiO2層，有較低的熔點(diǎn)，硼磷氧化層(BPSG)加熱到800oC時(shí)會(huì)軟化并有流動(dòng)特性，可使晶圓表面初級(jí)平坦化。濺鍍第一層金屬利用光刻技術(shù)留出金屬接觸洞，濺鍍鈦+氮化鈦+鋁+氮化鈦等多層金屬膜。離子刻蝕出布線結(jié)構(gòu)，并用PECVD在上面沉積一層SiO2介電質(zhì)。并用SOG(spinonglass)使表面平坦，加熱去除SOG中的溶劑。然后再沉積一層介電質(zhì)，為沉積第二層金屬作準(zhǔn)備。1薄膜的沉積方法根據(jù)其用途的不同而不同，厚度通常小于1um。有絕緣膜、半導(dǎo)體薄膜、金屬薄膜等各種各樣的薄膜。薄膜的沉積法主要有利用化學(xué)反應(yīng)的CVD(chemicalvapordeposition)法以及物理現(xiàn)象的PVD(physicalvapordeposition)法兩大類。CVD法有外延生長法、HCVD,PECVD等。PVD有濺射法和真空蒸發(fā)法。一般而言，PVD溫度低，沒有毒氣問題；CVD溫度高，需達(dá)到1000oC以上將氣體解離，來產(chǎn)生化學(xué)作用。PVD沉積到材料表面的附著力較CVD差一些，PVD適用于在光電產(chǎn)業(yè)，而半導(dǎo)體制程中的金屬導(dǎo)電膜大多使用PVD來沉積，而其他絕緣膜則大多數(shù)采用要求較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腃VD技術(shù)。以PVD