第八章COMSIC工藝流程

第七章COMSIC制造工藝流程主要內(nèi)容1. 典型的亞微米CMOSIC制造流程圖；2. 描述CMOS制造工藝14個步驟的主要目的；4. 討論每一步CMOS制造流程的關鍵工藝。

CMOS工藝流程中的主要制造步驟Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPower

IonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPower1. 雙井工藝2. 淺槽隔離工藝3. 多晶硅柵結構工藝4. 輕摻雜漏(LDD)注入工藝5. 側(cè)墻的形成6. 源/漏（S/D）注入工藝7. 接觸孔的形成8. 局部互連工藝9. 通孔1和金屬塞1的形成10. 金屬1互連的形成11. 通孔2和金屬2的形成12. 金屬2互連的形成13. 制作金屬3、壓點及合金14. 參數(shù)測試PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3

M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+ILD-6LImetalViap+p+n+n+n+2314567891011121314CMOS制作步驟

一、雙井工藝

n-wellFormation

1）外延生長

2）厚氧化生長保護外延層免受污染；阻止了在注入過程中對硅片的過渡損傷；作為氧化物屏蔽層，有助于控制注入過程中雜質(zhì)的注入深度。

3）第一層掩膜

4）n井注入（高能）

5）退火p-wellFormation

1）第二層掩膜

2）P井注入(高能)

3）退火二、淺曹隔離工藝

STI槽刻蝕

1）隔離氧化層

2）氮化物淀積

3）第三層掩膜，淺曹隔離

4）STI槽刻蝕

（氮化硅的作用：堅固的掩膜材料，有助于在STI氧化物淀積過程中保護有源區(qū)；在CMP中充當拋光的阻擋材料。）STIOxideFill

1）溝槽襯墊氧化硅

2）溝槽CVD氧化物填充STIFormation

1）淺槽氧化物拋光（化學機械拋光）

2）氮化物去除三、PolyGateStructureProcess

晶體管中柵結構的制作是流程當中最關鍵的一步，因為它包含了最薄的柵氧化層的熱生長以及多晶硅柵的形成，而后者是整個集成電路工藝中物理尺度最小的結構。

1）柵氧化層的生長

2）多晶硅淀積

3）第四層掩膜，多晶硅柵

4）多晶硅柵刻蝕四、輕摻雜；漏注入工藝

隨著柵的寬度不斷減小，柵下的溝道長度也不斷減小。這就增加源漏間電荷穿通的可能性，并引起不希望的溝道漏電流。LDD工藝就是為了減少這些溝道漏電流的發(fā)生。

n-LDDImplant

1）第五層掩膜

2）n-LDD注入（低能量，淺結）p-LDDImplant1）第六層掩掩膜2）P-輕摻雜漏注注入（低能能量，淺結結）五、側(cè)墻的的形成側(cè)墻用來環(huán)環(huán)繞多晶硅硅柵，防止止更大劑量量的源漏（（S/D）注入過于于接近溝道道以致可能能發(fā)生的源源漏穿通。。1）淀積二氧氧化硅2）二氧化硅硅反刻六、源/漏注入工工藝n+Source/DrainImplant1）第七層層掩膜2）n+源/漏注入p+Source/DrainImplant1)第八層掩掩膜2）P＋源漏注入入（中等等能量））3）退火七、接觸觸（孔））的形成成鈦金屬接接觸的主主要步驟驟1）鈦的淀淀積2）退火3）刻蝕金金屬鈦八、局部部互連工工藝LI氧化硅介介質(zhì)的形形成1）氮化硅硅化學氣氣相淀積積2）摻雜氧氧化物的的化學氣氣相淀積積3）氧化層層拋光（（CMP）4）第九層層掩膜，，局部互互連刻蝕蝕LI金屬的形形成1)金屬鈦淀淀積（PVD工藝）2）氮化鈦鈦淀積3）鎢淀積積4）磨拋鎢鎢(化學機械械工藝平平坦化)作為嵌入入LI金屬的介介質(zhì)的LI氧化硅九、通孔孔1和鎢塞1的形成通孔1形成1）第一層層層間介介質(zhì)氧化化物淀積積2）氧化物物磨拋3）第十層層掩膜，，第一層層層間介介質(zhì)刻蝕蝕鎢塞1的形成1）金屬淀淀積鈦阻阻擋層（（PVD）2）淀積氮氮化鈦（（CVD）3）淀積鎢鎢（CVD）4）磨拋鎢鎢多晶硅、、鎢LI和鎢塞的的SEM顯微照片片PolysiliconTungstenLITungstenplugMag.17,000X十、第一一層金屬屬互連的的形成1）金屬鈦鈦阻擋層層淀積（（PVD）2）淀積鋁鋁銅合金金（PVD）3）淀積氮氮化鈦（（PVD）4）第十一一層掩膜膜，金屬屬刻蝕第一套鎢鎢通孔上上第一層層金屬的的SEM顯微照片片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al十一、通通孔2和鎢塞2的形成制作通孔孔2的主要步步驟1）ILD-2間隙填充充2）ILD-2氧化物淀淀積3）ILD-2氧化物平平坦化4）第十二二層掩膜膜，ILD-2刻蝕制作第二二層鎢塞塞的主要要步驟1）金屬淀淀積鈦阻阻擋層(PVD)2）淀積氮氮化鈦(CVD)3）淀積鎢鎢（CVD）4）磨拋鎢鎢第一套鎢鎢通孔上上第一層層金屬的的SEM顯微照片片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al十二、第第二層金金屬互連連的形成成1）淀積、、刻蝕金金屬2

2）填充第第三層層層間介質(zhì)質(zhì)間隙3）淀積、、平坦化化ILD-3氧化物4）刻蝕通通孔3，淀積鈦鈦/氮化鈦、、鎢，平平坦化十三、制制作第三三層金屬屬直到制制作壓點點和合金金重復工藝制作作第三層和第第四層金屬后后，完成第四四層金屬的刻刻蝕，緊接著著利用薄膜工工藝淀積第五五層層間介質(zhì)質(zhì)氧化物（ILD-5）(見下圖)。由于所刻刻印的結構構比先前工工藝中形成成的0.25μμm尺寸要大很很多，所以以這一層介介質(zhì)不需要要化學機械械拋光。工藝的最后后一步包括括再次生長長二氧化硅硅層（第六六層層間介介質(zhì)）以及及隨后生長長頂層氮化化硅。這一一層氮化硅硅稱為鈍化化層。其目目的是保護護產(chǎn)品免受受潮氣、劃劃傷以及沾沾污的影響響。十四、參數(shù)數(shù)測試十四、參數(shù)數(shù)測試硅片要進行行兩次測試試以確定產(chǎn)產(chǎn)品的功能能可靠性：：第一次測測試在首層層金屬刻蝕蝕完成后進進行，第二二次是在完完成芯片制制造的最后后一步工藝藝后進行。。整個0.18mm的CMOS剖面PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTI