CMOS工艺流程版图剖面.ppt

CMOS工艺流程与MOS电路版图举例1)简化N阱CMOS工艺演示氧化层生长曝光氧化层的刻蚀N阱注入形成N阱氮化硅的刻蚀场氧的生长去除氮化硅重新生长二氧化硅（栅氧）生长多晶硅刻蚀多晶硅刻蚀多晶硅P+离子注入N+离子注入生长磷硅玻璃PSG光刻接触孔刻铝刻铝光刻8刻压焊孔掩膜版2)清华工艺录像初始氧化光刻1刻N阱N阱形成Si3N4淀积光刻2刻有源区场区硼离子注入场氧1光刻3场氧2栅氧化开启电压调整多晶硅淀积光刻4刻NMOS管硅栅磷离子注入形成NMOS管光刻5刻PMOS管硅栅硼离子注入及推进形成PMOS管磷硅玻璃淀积光刻6刻孔、磷硅玻璃淀积回流（图中有误没刻出孔)蒸铝、光刻7刻铝、光刻8刻钝化孔（图中展示的是刻铝后的图形）离子注入的应用39N阱硅栅CMOS工艺流程形成N阱初始氧化形成缓冲层淀积氮化硅层光刻1定义出N阱反应离子刻蚀氮化硅层N阱离子注入先注磷31P+后注砷75As+形成P阱在N阱区生长厚氧化层其它区域被氮化硅层保护而不会被氧化去掉光刻胶及氮化硅层P阱离子注入注硼推阱退火驱入双阱深度约1.8μm去掉N阱区的氧化层形成场隔离区生长一层薄氧化层淀积一层氮化硅光刻2场隔离区非隔离区被光刻胶保护起来反应离子刻蚀氮化硅场区硼离子注入以防止场开启热生长厚的场氧化层去掉氮化硅层阈值电压调整注入光刻3VTP调整注入光刻4VTN调整注入形成N管源漏区光刻6利用光刻胶将PMOS区保护起来离子注入磷或砷形成N管源漏区形成P管源漏区光刻7利用光刻胶将NMOS区保护起来离子注入硼形成P管源漏区形成第一层金属淀积金属钨(W)形成钨塞合金形成钝化层在低温条件下(小于300℃)淀积氮化硅光刻11钝化版刻蚀氮化硅形成钝化图形测试、封装完成集成电路的制造工艺CMOS集成电路采用(100)晶向的硅材料4)图解双阱硅栅CMOS制作流程首先进行表面清洗去除wafer表面的保护层和杂质三氧化二铝必须以高速粒子撞击并用化学溶液进行清洗。然后在表面氧化二氧化硅膜以减小后一步氮化硅对晶圆的表面应力。涂覆光阻(完整过程包括甩胶→预烘→曝光→显影→后烘→腐蚀→去除光刻胶)。其中二氧化硅以氧化形成氮化硅LPCVD沉积形成(以氨、硅烷、乙硅烷反应生成)。光刻技术去除不想要的部分此步骤为定出P型阱区域。(所谓光刻胶就是对光或电子束敏感且耐腐蚀能力强的材料常用的光阻液有S1813AZ5214等)。光刻胶的去除可以用臭氧烧除也可用专用剥离液。氮化硅用180℃的磷酸去除或含CF4气体的等离子刻蚀(RIE)。在P阱区域植入硼(+3)离子因硅为+4价所以形成空洞呈正电荷状态。(离子植入时与法线成7度角以防止发生沟道效应即离子不与原子碰撞而直接打入)。每次离子植入后必须进行退火处理以恢复晶格的完整性。(但高温也影响到已完成工序所形成的格局)。LOCOS(localoxidationofsilicon)选择性氧化：湿法氧化二氧化硅层因以氮化硅为掩模会出现鸟嘴现象影响尺寸的控制。二氧化硅层在向上生成的同时也向下移动为膜厚的0.44倍所以在去除二氧化硅层后出现表面台阶现象。湿法氧化快于干法氧化因OH基在硅中的扩散速度高于O2。硅膜越厚所需时间越长。去除氮化硅和表面二氧化硅层。露出N型阱区域。(上述中曝光技术光罩与基片的距离分为接触式、接近式和投影式曝光三种常用投影式又分为等比和微缩式。曝光会有清晰度和分辩率所以考虑到所用光线及波长、基片表面平坦度、套刻精度、膨胀系数等)。离子植入磷离子(+5)所以出现多余电子呈现负电荷状态。电荷移动速度高于P型约0.25倍。以缓冲氢氟酸液去除二氧化硅层。在表面重新氧化生成二氧化硅层LPCVD沉积氮化硅层以光阻定出下一步的fieldoxide区域。在上述多晶硅层外围氧化二氧化硅层以作为保护。涂布光阻以便利用光刻技术进行下一步的工序。形成NMOS以砷离子进行植入形成源漏极。此工序在约1000℃中完成不能采用铝栅极工艺因铝不能耐高温此工艺也称为自对准工艺。砷离子的植入也降低了多晶硅的电阻率(块约为30欧姆)。还采用在多晶硅上沉积高熔点金属材料的硅化物(MoSi2、WSi2、TiSi2等)形成多层结构以类似的方法形成PMOS植入硼(+3)离子。(后序中的PSG或BPSG能很好的稳定能动钠离子以保证MOS电压稳定)。后序中的二氧化硅层皆是化学反应沉积而成其中加入P