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1、CMOS制作基本工艺.CMOS制作基本步骤CMOS的制作步骤是需要经过一系列的复杂的化学和物理操作最后形成集成电路。而做为一名集成电路领土（iclayout）工程师，对于这个在半导系统造技术中拥有代表性的CMOS工艺流程有个系统的认识是有很大帮助的。个人认为只有认识了工艺的版工才会在ICLayout的绘制中考虑到你所画的领土对流片产生的影响。芯片制造厂（Fab）大概分为：扩散区，光刻区，刻蚀区，离子注入区，薄膜区和抛光区。扩散是针对高温工艺，光刻利用光刻胶在硅处表面刻印，刻蚀将光刻胶的图形复制在硅片上，离子注入对硅片混淆，薄膜区淀积介质层和金属层，抛光主若是平坦化硅片的上表面。简化的CMOS工
2、艺由14个生产步骤组成：（1）双阱注入在硅片上生成N阱和P阱。（2）浅槽隔断用于隔断硅有源区。（3）经过生长栅氧化层、淀积多晶硅和刻印获取栅结构。（4）LDD注入形成源漏区的浅注入。（5）制作侧墙在随后的源、漏注入中间保护沟道。（6）中等能量的源、漏注入，形成的结深大于LDD的注入深度。（7）金属接触形成硅化物接触将金属钨和硅亲密结合在一起。（ 8）局部互连形成晶体管和触点间的第一层金属线。（9）第一层层间介质淀积，并制作连接局部互连金属和第一层金属的通孔1。（10）用于第一次金属刻蚀的第一层金属淀积金属三明治结构并刻印该层金属。（11）淀积第二层层间介质并制作通孔2。（12）第二层金属通孔3
3、淀积第二层金属叠加结构，并淀积和刻蚀第三层层间介质。（13）第三层金属到压点刻蚀、合金化重复这些成膜工艺直到第五层金属压焊淀积达成，随后是第六层层间介质和钝化层的制作。（14）最后一步工艺是参数测试，考据硅片上每一个管芯的可靠性。在从前的文章中以一个PMOS和一个NMOS组成的反相器为例，简单的分步介绍了CMOS制作的基本步骤，整个流程就是对上述步骤的详细解说。不同样的是（9）（ 10）被合在一起介绍，（11）（12）（13）被合在一起介绍，而（14）则没有列入到详解步骤中。这样CMOS制作步骤就对应到了今后10篇文章中：/CMOS制作步骤（一）:双阱工艺2011-3-3工艺流程双阱工艺现在C
4、OMS工艺多采用的双阱工艺制作步骤主要表现为以下几个步骤：N阱的形成（1）外延生长*外延层已经进行了轻的P型混淆（2）原氧化生长这一氧化层主若是a)保护表面的外延层免受污染，b)阻拦了在注入过程中对（3）硅片过分伤害，c)作为氧化物层障蔽层，有助于控制流放过程中杂质的注入深度（ 4）第一层掩膜，n阱注入（ 5）n阱注放（高能）（ 6）退火退火后的四个结果：a) 裸露的硅片表面生长了一层新的阴挡氧化层，b) 高温使得杂质向硅中扩散c) 注入引入的伤害获取修复，d) 杂质原子与硅原子间的共价键被激活，使得杂质原子成为晶格结构中的一部分。P 阱的形成（1）第二层掩膜，p阱注入*P阱注入的掩膜与N阱注
5、入的掩膜相反（ 2）P阱注入（高能）（ 3）退火CMOS制作步骤（二）：浅槽隔断工艺（STI）2010-11-28工艺流程STI、浅槽隔断工艺相信好多在现在看工艺厂的相关文档时，会看到有些图上面标有STI的说明，STI是英文shallowtrenchisolation的简称，翻译过来为浅槽隔断工艺。STI平时用于0.25um以下工艺，经过利用氮化硅掩膜经过淀积、图形化、刻蚀硅后形成槽，并在槽中填充淀积氧化物，用于与硅隔断。下面详细介绍一下浅槽隔断的步骤，主要包括：槽刻蚀、氧化物填充和氧化物平坦化。槽刻蚀（ 1）隔断氧化层。硅表面生长一层厚度约150埃氧化层；可以做为隔断层保护有源区在去掉氮化物
6、的过程中免受化学沾污。（2）氮化物淀积。硅表面生长一薄层氮化硅：a)由于氮化硅是坚固的掩膜资料，有助于在STI氧化物淀积过程中保护有源区b)在CMP时充当抛光的阻截资料。（ 3）掩膜，浅槽隔断（ 4）STI槽刻蚀。在经过上面的光刻此后把没有被光刻胶保护的地域用离子和强腐化性的化学物质刻蚀掉氮化硅、氧化硅和硅。需要注意的是会在沟槽倾斜的侧壁及圆滑的底面有助于提高填充的质量和隔断结构的电学特色氧化物填充（1）沟槽衬垫氧化硅硅片再次冲刷和去氧化物等冲刷工艺后，高温下在曝露的隔断槽侧壁上生长150埃的氧化层，用以阻止氧分子向有源区扩散。同时垫氧层也改进硅与沟槽填充氧化物之间的界面特色（2）沟槽CVD氧
7、化物填充氧化物平坦化（ 1）化学机械抛光（ 2）氮化物去除CMOS制作步骤（三）：多晶硅栅结构工艺2011-8-3工艺流程gate、polysilicon晶体管中的多晶硅栅(polysilicongate)结构的制作是整个CMOS流程中最要点的一步，它的实现要经过栅氧层的形成和多晶硅栅刻蚀这两个基本过程，多晶硅栅的最小尺寸决定着一个工艺的特色尺寸，同进也为下面的源漏注入充当掩膜的作用，这也是做为IC领土工程师需要掌握的基础知识。多晶硅栅结构制作基本步骤一：栅氧化层的生长。冲刷掉硅片曝露在空气中沾染的杂质和形成的氧化层。进入氧化炉生长一薄层二氧化硅。多晶硅栅结构制作基本步骤二：多晶硅淀积。硅片转
8、入通有硅烷的低压化学气相淀积设备，硅烷分解从而在硅片表面淀积一层多晶硅，此后可以对poly进行混淆。多晶硅栅结构制作基本步骤三：多晶硅光刻。在光刻区利用深紫外线光刻技术刻印多晶硅结构。多晶硅栅结构制作基本步骤四：多晶硅刻蚀。利用异向等离子体记刻蚀机对淀积的多晶硅进行刻蚀，获取垂直剖面的多晶硅栅。CMOS制作步骤（四）：轻混淆漏(LDD)注入工艺2011-8-4工艺流程LDD、轻混淆漏随着栅的宽度不断减小，栅结构下的沟道长度也不断的减小，为了有效的防范短沟道效应，在集成电路制造工艺中引入了轻混淆漏工艺（LDD），自然这一步的作用不仅于此，大质量资料和表面非晶态的结合形成的浅结有助于减少源漏间的沟
9、道漏电流效应。同时LDD也是集成电路制造基本步骤的第四步。N-轻混淆漏注入(nLDD)（ 1）N-LDD光刻刻印硅片，获取N-区注入的光刻胶图形，其他所有的地域被光刻胶保护（ 2）N-LDD注入在未被光刻胶保护的地域进入砷离子注入，形成低能量浅结（砷的分子量大有利于硅表面非晶化，在注入中可以获取更均匀的混淆深度）P-轻混淆漏注入（pLDDG）（ 1）P-LDD光刻刻印硅片，获取P-区注入的光刻胶图形，其他所有的地域被光刻胶保护（ 2）P-LDD注入采用更易于硅表面非晶化的氟化硼进入注入，形成的也是低能量的浅结CMOS制作步骤（五）：侧墙的形成2011-8-5工艺流程为了防范大剂量的源漏注入过于
10、凑近沟道从而以致沟道很短甚至源漏连通，在CMOS的LDD注入此后要在多晶硅栅的两侧形成侧墙。侧墙的形成主要有两步：1.在薄膜区利用化学气相淀积设备淀积一层二氧化硅。2.尔后利用干法刻蚀工艺刻掉这层二氧化硅。由于所用的各向异性，刻蚀工具使用离子溅射掉了绝大部分的二氧化硅，当多晶硅露出来此后即可停止反刻，但这时其实不是所有的二氧化硅都除去了，多晶硅的侧墙上保留了一部分二氧化硅。这一步是不需要掩膜的。CMOS制作步骤（六）：源/漏注入工艺2011-8-9工艺流程S/D在侧墙形成后，需要进行的就是源/漏注入工艺。先要进行的是n+源/漏注入，光刻出n型晶体管地域后，进行中等剂量的注入，其深度大于LDD的
11、结深，且二氧化硅组成的侧墙阻拦了砷杂质进入狭窄的沟道区。接下来进行P+源/漏注入，在光刻出了要进行注入的P型晶体管地域后，同样进行中等剂量注入，形成的结深比LDD形成的结深略大，侧墙起了同样的阻截作用。注入后的硅片在快速退火装置中退火，在高温状态下，对于阻拦结构的扩展以及控制源/漏区杂质的扩散都特别重要。源/漏注入工艺的基本过程以以下图所示：n+源/漏注入p+源/漏注入CMOS制作步骤（七）：接触（孔）形成工艺2011-8-12工艺流程接触孔形成工艺的目的是在所有硅的有源区形成金属接触。这层金属接触可以使硅和随后聚积的导电资料更加亲密地结合起来（以以下图）。硅片表面的沾污和氧化物被冲刷掉后，会利用物理气相聚积(PVD)在硅片表面聚积一层金属，即在一个等离子的腔体中带电的氩离子轰击金属靶，释放出金属原子，使其聚积在硅片表面。此后对硅片进行高温退火，金属和硅在高温下形成金属硅化物,最后用化学方法刻蚀掉没有发生反
