IC工藝幾種IC工藝流程

1、1會計學(xué)IC工藝幾種工藝幾種IC工藝流程工藝流程 Oxidation(Field oxide)Silicon substrateSilicon dioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignment and ExposureMaskUV lightExposed PhotoresistexposedphotoresistSDActive RegionsSDsilicon nitrideNitrideDepositionContact holesSDGContactEtchIon I

2、mplantationDGScanning ion beamSMetal Deposition and EtchdrainSDGMetal contacts PolysiliconDepositionpolysiliconSilane gasDopant gasOxidation(Gate oxide)gate oxideoxygenPhotoresistStripoxideRF PowerIonized oxygen gasOxideEtchphotoresistoxideRF Power Ionized CF4 gasPolysiliconMask and EtchRF PowerIoni

3、zed CCl4 gaspoly gateRF Power Test/SortImplantDiffusionEtchPolishPhotoCompleted WaferUnpatterned WaferWafer StartThin FilmsWafer Fabrication (front-end) Gas flowcontrollerTemperaturecontrollerPressurecontrollerHeater 1Heater 2Heater 3ExhaustProcess gasQuartz tubeThree-zoneHeating ElementsTemperature

4、-setting voltagesThermocouplemeasurementsLoad StationVapor PrimeSoft BakeCool PlateCool PlateHard BakeTransfer StationResist CoatDevelop-RinseEdge-Bead RemovalWafer Transfer SystemWafer CassettesWafer Stepper (Alignment/Exposure System)e-e-R+Glow discharge (plasma)Gas distribution baffleHigh-frequen

5、cy energyFlow of byproducts and process gasesAnode electrodeElectromagnetic fieldFree electronIon sheathChamber wallPositive ionEtchant gas entering gas inletRF coax cablePhotonWaferCathode electrodeRadical chemicalVacuum lineExhaust to vacuum pumpVacuum gaugee-Ion sourceAnalyzing magnetAcceleration

6、 columnBeamline tubeIon beamPlasmaGraphiteProcess chamberScanning diskMass resolving slitHeavy ionsGas cabinetFilamentExtraction assemblyLighter ionsCapacitive-coupled RF inputSusceptorHeat lamps WaferGas inletExhaustChemical vapor depositionProcess chamberCVD cluster toolPassivation layerBonding pa

7、d metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep- Epitaxial layerp+ILD-6LI metalViap+p+n+n+n+2314567891011121314 Passivation layerBonding pad metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep- Epitaxial

8、layerp+ILD-6LI metalViap+p+n+n+n+2314567891011121314 312PhotoImplantDiffusion4PolishEtch5Thin Films5 um(Dia = 200 mm, 2 mm thick)PhotoresistPhosphorus implant312p+ Silicon substratep- Epitaxial layerOxide5n-well41、外延、外延2、初始氧化：、初始氧化：1000 C干氧，干氧，150；保護外延層、介；保護外延層、介質(zhì)屏蔽層、減少注入損傷、控制注入深度。質(zhì)屏蔽層、減少注入損傷、控制注入深度

9、。3、第一層掩膜：由光刻膠作為離子注入的掩膜、第一層掩膜：由光刻膠作為離子注入的掩膜 4、n阱注入：阱注入：200KeV高能磷（高能磷（P）注入，結(jié)深）注入，結(jié)深1 m。5、退火：先進行氧等離子體去膠；退火的目的有裸露的、退火：先進行氧等離子體去膠；退火的目的有裸露的Si表面形成氧化阻擋層、再分布、雜質(zhì)電激表面形成氧化阻擋層、再分布、雜質(zhì)電激活活、消除晶格損傷、消除晶格損傷Thin Films312PhotoImplantDiffusionPolishEtchp+ Silicon substrateBoron implantPhotoresist1p- Epitaxial layerOxide

10、3n-well2p-well6、第二層掩膜：由光刻膠作為離子注入的掩蔽層；、第二層掩膜：由光刻膠作為離子注入的掩蔽層；檢測檢測。7、p阱注入：硼（阱注入：硼（B）注入（能量較磷注入時底），）注入（能量較磷注入時底），倒置阱倒置阱8、退火、退火Thin Films12PhotoPolishEtchImplantDiffusion34+IonsSelective etching opens isolation regions in the epi layer.p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-well3Photoresist2Nitride

11、41OxideSTI trench9、清洗、清洗10、 1000 C干氧，干氧，150；保護外延層；保護外延層11、Si3N4膜淀積：膜淀積：750 C LPCVD NH3+SiH2Cl2 ；保護有源區(qū)；保護有源區(qū)；CMP的阻擋材料的阻擋材料12、第三層掩膜：、第三層掩膜：檢測檢測；由于特征尺寸減小，光刻難度增加。；由于特征尺寸減小，光刻難度增加。13、STI槽刻蝕：槽刻蝕：F基或基或Cl基等離子體刻蝕；檢測臺階高度、特征尺基等離子體刻蝕；檢測臺階高度、特征尺 寸、和腐蝕缺陷寸、和腐蝕缺陷12DiffusionPolishEtchPhotoImplantThin Filmsp-wellTren

12、ch fill by chemical vapor deposition1Liner oxidep+ Silicon substratep- Epitaxial layern-well2NitrideTrench CVD oxideOxide14、溝槽襯墊氧化：、溝槽襯墊氧化： 1000 C干氧，干氧，150；15|、溝槽、溝槽CVD氧化物填充：可用高速淀積。氧化物填充：可用高速淀積。Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolishp-well12Planarization by chemical-mechanical polishingSTI oxide

13、 after polishLiner oxidep+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellNitride strip16、溝槽氧化拋光（、溝槽氧化拋光（CMP）：）：17、氮化物去除：熱磷酸、氮化物去除：熱磷酸Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolish34p+ Silicon substrateGate oxide12p- Epitaxial layern-wellp-wellPolysilicon depositionPoly gate etch43Photoresist ARC18、去除氧化層：柵氧化

14、前進行。、去除氧化層：柵氧化前進行。19、柵氧化層生長：完成后立即進行多晶硅淀積（、柵氧化層生長：完成后立即進行多晶硅淀積（5000）20、第四層掩膜：光刻多晶硅柵；深紫外光刻；加抗反射涂層、第四層掩膜：光刻多晶硅柵；深紫外光刻；加抗反射涂層ARC；檢測；檢測。21、多晶硅柵刻蝕：先進的各向異性的等離子刻蝕機。、多晶硅柵刻蝕：先進的各向異性的等離子刻蝕機。Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolishp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-welln-n-n-1Photoresist maskArsen

15、ic n- LDD implant222、第五層掩膜：光刻、第五層掩膜：光刻n- LDD注入?yún)^(qū)注入?yún)^(qū)23、 n- LDD注入：注入：As離子低能、淺結(jié)注入離子低能、淺結(jié)注入24、去膠：、去膠：12DiffusionEtchPhotoImplantPolishThin Filmsp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellPhotoresist Mask1p-p-Photoresist mask1n-n-2BF p- LDD implant2p-n-26、第六層掩膜：光刻第六層掩膜：光刻p- LDD注入?yún)^(qū)注入?yún)^(qū)27、 p- LDD注入：注入

16、：BF2離子低能、淺結(jié)注入離子低能、淺結(jié)注入12DiffusionEtchPhotoImplantPolishThin Films+Ionsp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellp-p-1Spacer oxideSide wall spacer2Spacer etchback by anisotropic plasma etcherp-n-n-n-28、淀積、淀積SiO2層：層：1000二氧化硅層；二氧化硅層；29、 SiO2層反刻：先進的各向異性的等離子刻蝕機；層反刻：先進的各向異性的等離子刻蝕機；無需光刻、并實現(xiàn)側(cè)壁無需光刻、并

17、實現(xiàn)側(cè)壁Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolishp+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-welln+Arsenic n+ S/D implant2Photoresist mask1n+n+30、第七層光刻：、第七層光刻：n+源源/漏注入?yún)^(qū)光刻；漏注入?yún)^(qū)光刻；31、源、源/漏注入：漏注入：“中中”能量能量As離子注入；實現(xiàn)自對準(zhǔn)。離子注入；實現(xiàn)自對準(zhǔn)。12DiffusionEtchPhotoPolishThin FilmsImplant3Boron p+ S/D implant2p+ Silicon

18、 substratep- Epitaxial layern-wellp-wellPhotoresist Mask11Photoresist maskn+p+p+n+n+p+32、第八層光刻：、第八層光刻：p+源源/漏注入?yún)^(qū)光刻；漏注入?yún)^(qū)光刻；33、源、源/漏注入：漏注入：“中中”能量能量B離子注入；實現(xiàn)自對準(zhǔn)。離子注入；實現(xiàn)自對準(zhǔn)。34、退火：、退火：RTP，1000 C，數(shù)秒鐘；，數(shù)秒鐘；Thin Films12DiffusionEtchPhotoImplantPolish32Tisilicide contact formation (anneal)Titanium etch3Titaniu

19、m depostion1n+p+n-wellp+n+p-welln+p+p- Epitaxial layerp+ Silicon substrate35、鈦、鈦(Ti)的淀積：氬等離子體濺射的淀積：氬等離子體濺射Ti靶，（靶，（PVD）36、退火（合金）：、退火（合金）：700 C，RTP；與；與Si形成形成TiSi2，與與SiO2不反應(yīng)。不反應(yīng)。37、刻蝕金屬鈦：化學(xué)方法不腐蝕、刻蝕金屬鈦：化學(xué)方法不腐蝕TiSi2，無需掩膜。，無需掩膜。1Nitride CVDp-wellp-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrateLI oxide2Doped o

20、xide CVD4 LI oxide etchOxide polish3DiffusionEtchPhotoImplantPolish3421Thin Films38、Si3N4膜的膜的CVD：作為阻擋層，保護有源區(qū)。：作為阻擋層，保護有源區(qū)。39、摻雜氧化物膜的、摻雜氧化物膜的CVD：PSG（BPSG），提高介電特性，快速退），提高介電特性，快速退火火熔流熔流平坦化。平坦化。40、氧化層拋光：、氧化層拋光：CMP工藝工藝 8000。41、第九層掩膜：局部互連刻蝕；形成窄溝槽、第九層掩膜：局部互連刻蝕；形成窄溝槽定義互連金屬路徑。定義互連金屬路徑。Thin FilmsDiffusionPhot

21、oImplant3214EtchPolishn-wellLI tungsten polishTungsten depositionTi/TiN deposition234LI oxideTi deposition1p-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrate42、金屬、金屬Ti膜淀積：膜淀積：PVD；充當(dāng)金屬充當(dāng)金屬W與與SiO2間的黏合劑。間的黏合劑。43、氮化鈦淀積：立即淀積于、氮化鈦淀積：立即淀積于Ti膜表面，膜表面，充當(dāng)金屬充當(dāng)金屬W 的擴散阻擋層。的擴散阻擋層。44、鎢（、鎢（W）淀積：）淀積：CVD；不用；不用Al的原因是，的原因是，W能

22、填充小孔，且拋光性好。能填充小孔，且拋光性好。45、磨拋、磨拋W：CMP；除去介質(zhì)膜上的；除去介質(zhì)膜上的W，完成，完成“大馬士革大馬士革”工藝。工藝。LI metalLI oxideDiffusionEtchPhotoImplantPolish321Thin FilmsOxide polishILD-1 oxide etch(Via-1 formation)23LI oxideILD-1 oxide deposition1ILD-1p-welln-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrate46、氧化物膜淀積：、氧化物膜淀積：CVD；SiO247、氧化物

23、膜的磨拋：、氧化物膜的磨拋：CMP； 8000。48、第十層掩膜：光刻多層布線間的連接孔（、第十層掩膜：光刻多層布線間的連接孔（0.25 m)；檢測；檢測Thin FilmsDiffusionPhotoImplant3214EtchPolishTungsten polish (Plug-1)TungstendepositionTi/TiN deposition234LI oxideTi dep.1ILD-1p-welln-wellp- Epitaxial layerp+ Silicon substrate49、淀積、淀積Ti阻擋層：阻擋層：PVD；充當(dāng)金屬充當(dāng)金屬W與與SiO2間的黏合劑。間的

24、黏合劑。50、氮化鈦淀積：、氮化鈦淀積：CVD；立即淀積于；立即淀積于Ti膜表面，膜表面，充當(dāng)金屬充當(dāng)金屬W 的擴散阻的擴散阻擋層。擋層。51、淀積、淀積W：CVD；形成；形成W塞（塞（Plug）。）。52、磨拋鎢：、磨拋鎢：CMP；直到第一層的層間介質(zhì)。；直到第一層的層間介質(zhì)。PolysiliconTungsten LITungsten plugMag. 17,000 X2341TiN depositionAl + Cu (1%)depositionTi DepositionLI oxideILD-1Metal-1 etchp-welln-wellp- Epitaxial layerp+ S

25、ilicon substratePhotoEtchDiffusionImplant4132PolishThin Films53、金屬、金屬Ti膜淀積：膜淀積：PVD。54、Al-Cu合金膜淀積：合金膜淀積：PVD。55、氮化鈦膜淀積：、氮化鈦膜淀積：PVD；作為光刻的抗反射層作為光刻的抗反射層。56、第十一層掩膜：刻金屬，形成連線。、第十一層掩膜：刻金屬，形成連線。TiN metal capMag. 17,000 XTungsten plugMetal 1, Al4p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellLI oxideILD-1Ox

26、ide polishILD-2 gap fill132ILD-2 oxide depositionILD-2 oxide etch(Via-2 formation)PhotoEtchPolishDiffusionImplant4231Thin Films57、ILD-2間隙填充：間隙填充： ILD-2的形成與第一層層間介質(zhì)膜的制作相似，的形成與第一層層間介質(zhì)膜的制作相似，但需要先填充第一層金屬刻出的間隙。通常是用高密但需要先填充第一層金屬刻出的間隙。通常是用高密度等離子體度等離子體HDPCVD淀積空洞極少的致密氧化物。淀積空洞極少的致密氧化物。 58、 ILD-2氧化物淀積：氧化物淀積：PCV

27、D；SiO259、 ILD-2氧化物平坦化：磨拋氧化物平坦化：磨拋60、第十二層掩膜：用等離子體刻蝕、第十二層掩膜：用等離子體刻蝕ILD-2氧化層通孔。氧化層通孔。LI oxideTungsten deposition (Plug-2)Ti/TiN deposition23Ti deposition1ILD-1ILD-2p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellTungstenpolish4Thin FilmsDiffusionPhotoImplant3214EtchPolish61、淀積、淀積Ti阻擋層：阻擋層：PVD；充當(dāng)金屬充當(dāng)金

28、屬W與與SiO2間的黏合劑。間的黏合劑。62、氮化鈦淀積：、氮化鈦淀積：CVD；立即淀積于；立即淀積于Ti膜表面，膜表面，充當(dāng)金屬充當(dāng)金屬W 的擴散阻的擴散阻擋層。擋層。63、淀積、淀積W：CVD；形成；形成W塞（塞（Plug）。）。64、磨拋鎢：、磨拋鎢：CMP；直到第一層的層間介質(zhì)。；直到第一層的層間介質(zhì)。p+ Silicon substratep- Epitaxial layern-wellp-wellGap fill3Via-3/Plug-3 formationMetal-2 depositionto etchILD-3 oxidepolish214LI oxideILD-1ILD-2

29、ILD-365、淀積、刻蝕金屬、淀積、刻蝕金屬2：66、填充第三層層間介質(zhì)間隙：、填充第三層層間介質(zhì)間隙：67、淀積、平坦化、淀積、平坦化ILD-3氧化物：氧化物：68、刻蝕通孔、刻蝕通孔3、淀積鈦、淀積鈦/氮化鈦、淀積鎢、平坦化：氮化鈦、淀積鎢、平坦化：69、。、。Passivation layerBonding pad metalp+ Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep- Epitaxial layerp+n+ILD-6LI metalViap+p+n+n+70、頂層氧化層：、頂層氧化層：CVD71、頂層氮化硅：、頂層氮化硅：PVD、2000 “鈍化層鈍化層”使芯片免受潮使芯片免受潮 氣、劃傷合沾污等影響氣、劃傷合沾污等影響72、后低溫合金：進一步加強、后低溫合金：進一步加強金屬互連；消除應(yīng)力。金屬互連；消除應(yīng)力。該工藝與該工藝與0.18 m工藝基本兼容工藝基本兼容! 123這是一個有電阻的這是一個有電阻的STTL的局部版圖的局部版圖。1