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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
2、骤,一、双井工艺 n-well Formation 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 Formation 1）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 Fill 1）沟槽衬垫氧化硅 2）沟
3、槽CVD氧化物填充,STI Formation 1）浅槽氧化物抛光（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 Implant 1）第五
4、层掩膜 2） n-LDD注入（低能量，浅结）,p- LDD Implant 1）第六层掩膜 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 Implant 1）第七层掩膜 2）n+源/漏注入,p+ Source/Drain Implant 1)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
5、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,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）
6、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
7、,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、参数测试 硅片要进行两次测试以确定产品的功能可靠性：第一次测试在首层金属刻蚀完成后进行，第二次是在完成芯片制造的最后一步工艺后进行。,整个 0.18 mm的CMOS 剖面,微处理器剖面的SEM 显微照片,
