《[信息与通信]第十七章 COMS IC工艺流程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[信息与通信]第十七章 COMS IC工艺流程（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda半导体制造技术西安交通大学微电子技术教研室第十七章 COMS IC 制造工艺流程Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda目 标通过本章的学习，将能够：1.画出典型的亚微米 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。Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian S
2、erdaCMOS工艺流程中的主要制造步骤Figure 9.1Oxidation (Field oxide)Silicon substrateSilicon dioxideoxygenPhotoresist DevelopoxidePhotoresist CoatingphotoresistMask-Wafer Alignment and ExposureMaskUV lightExposed Photoresistexposed photoresistGGSDActive Regionstop nitridetop nitrideSDGGsilicon nitrideNitride Depos
3、itionContact holesSDGContact EtchIon ImplantationresistresistoxoxDGScanning ion beamS Metal Deposition and EtchdrainSDGMetal contacts Polysilicon DepositionpolysiliconSilane gasDopant gasOxidation (Gate oxide)gate oxideoxygenPhotoresist StripoxideRF PowerIonized oxygen gasOxide Etchphotoresist oxide
4、RF PowerIonized CF4 gasPolysilicon Mask and EtchRF PoweroxideoxideIonized CCl4 gaspoly gateRF PowerFigure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda1.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
5、合金14.参数测试Passivation layerBonding pad metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3M-4Poly gatep- Epitaxial layerp+ILD-6LI metalViap+p+n+n+n+231456 7891011121314CMOS 制作步骤Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda一、双井工艺 n-well Formation 1）外延生长
6、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Figure 9.8Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serdap-well Formation 1）第二层掩膜 2） P井注入(高能) 3）退火Figure 9.9Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda二、浅曹隔离工艺 STI 槽刻蚀 1）隔离氧化层 2
7、）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。）Figure 9.10Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian SerdaSTI Oxide Fill 1）沟槽衬垫氧化硅 2）沟槽CVD氧化物填充Figure 9.11Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian SerdaSTI Formation 1）浅曹氧化物抛光（化学机械抛光） 2）
8、氮化物去除Figure 9.12Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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Figure 9.13Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda四、轻掺杂；
9、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 Implant 1）第五层研磨 2） n-LDD注入（低能量，浅结）Figure 9.14Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serdap- LDD Implant 1）第六层掩膜 2）P- 轻掺杂漏注入（低能量，浅结）Figure 9.15Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and
10、 Julian Serda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Figure 9.16Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda六、源/漏注入工艺n+ Source/Drain Implant 1）第七层掩膜 2）n+源/漏注入Figure 9.17Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serdap+ Source/Drain Imp
11、lant 1)第八层掩膜 2）P源漏注入（中等能量） 3）退火Figure 9.18Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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Figure 9.19Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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Figure 9.
12、21Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian SerdaLI 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)Figure 9.22Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda作为嵌入LI金属的介质的LI氧化硅Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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
13、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Figure 9.23Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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Figure 9.24Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda多晶硅、钨 LI 和钨塞的SEM显微照片 PolysiliconTungsten LITungsten plugMag. 17,000 XPh
14、oto 9.4Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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Figure 9.25Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda第一套钨通孔上第一层金属 的SEM显微照片Micrograph courtesy of Integrated Circuit EngineeringTiN metal capMag
15、. 17,000 XTungsten plugMetal 1, AlPhoto 9.5Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda十一、通孔2和钨塞2的形成 制作通孔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Figure 9.26Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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)
16、3）淀积钨（CVD） 4）磨抛钨Figure 9.27Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda第一套钨通孔上第一层金属 的SEM显微照片Micrograph courtesy of Integrated Circuit EngineeringTiN metal capMag. 17,000 XTungsten plugMetal 1, AlFigure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda十二、第二层金属互连的形成 1）淀积、刻蚀金属2 2）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Figure 9.28Figure 7 - 电信学院微电子教研室半导体制造技术 by Michael Quirk and Julian Serda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
