第八章COMSIC工藝流程

第七章COMSIC制造工藝流程主要內(nèi)容1. 典型的亞微米CMOSIC制造流程圖；2. 描述CMOS制造工藝14個(gè)步驟的主要目的；4. 討論每一步CMOS制造流程的關(guān)鍵工藝。

CMOS工藝流程中的主要制造步驟Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPower

IonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPower1. 雙井工藝2. 淺槽隔離工藝3. 多晶硅柵結(jié)構(gòu)工藝4. 輕摻雜漏(LDD)注入工藝5. 側(cè)墻的形成6. 源/漏（S/D）注入工藝7. 接觸孔的形成8. 局部互連工藝9. 通孔1和金屬塞1的形成10. 金屬1互連的形成11. 通孔2和金屬2的形成12. 金屬2互連的形成13. 制作金屬3、壓點(diǎn)及合金14. 參數(shù)測(cè)試PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3

M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+ILD-6LImetalViap+p+n+n+n+2314567891011121314CMOS制作步驟

一、雙井工藝

n-wellFormation

1）外延生長(zhǎng)

2）厚氧化生長(zhǎng)保護(hù)外延層免受污染；阻止了在注入過(guò)程中對(duì)硅片的過(guò)渡損傷；作為氧化物屏蔽層，有助于控制注入過(guò)程中雜質(zhì)的注入深度。

3）第一層掩膜

4）n井注入（高能）

5）退火p-wellFormation

1）第二層掩膜

2）P井注入(高能)

3）退火二、淺曹隔離工藝

STI槽刻蝕

1）隔離氧化層

2）氮化物淀積

3）第三層掩膜，淺曹隔離

4）STI槽刻蝕

（氮化硅的作用：堅(jiān)固的掩膜材料，有助于在STI氧化物淀積過(guò)程中保護(hù)有源區(qū)；在CMP中充當(dāng)拋光的阻擋材料。）STIOxideFill

1）溝槽襯墊氧化硅

2）溝槽CVD氧化物填充STIFormation

1）淺槽氧化物拋光（化學(xué)機(jī)械拋光）

2）氮化物去除三、PolyGateStructureProcess

晶體管中柵結(jié)構(gòu)的制作是流程當(dāng)中最關(guān)鍵的一步，因?yàn)樗俗畋〉臇叛趸瘜拥臒嵘L(zhǎng)以及多晶硅柵的形成，而后者是整個(gè)集成電路工藝中物理尺度最小的結(jié)構(gòu)。

1）柵氧化層的生長(zhǎng)

2）多晶硅淀積

3）第四層掩膜，多晶硅柵

4）多晶硅柵刻蝕四、輕摻雜；漏注入工藝

隨著柵的寬度不斷減小，柵下的溝道長(zhǎng)度也不斷減小。這就增加源漏間電荷穿通的可能性，并引起不希望的溝道漏電流。LDD工藝就是為了減少這些溝道漏電流的發(fā)生。

n-LDDImplant

1）第五層掩膜

2）n-LDD注入（低能量，淺結(jié)）p-LDDImplant1）第六層掩掩膜2）P-輕摻雜漏注注入（低能能量，淺結(jié)結(jié)）五、側(cè)墻的的形成側(cè)墻用來(lái)環(huán)環(huán)繞多晶硅硅柵，防止止更大劑量量的源漏（（S/D）注入過(guò)于于接近溝道道以致可能能發(fā)生的源源漏穿通。。1）淀積二氧氧化硅2）二氧化硅硅反刻六、源/漏注入工工藝n+Source/DrainImplant1）第七層層掩膜2）n+源/漏注入p+Source/DrainImplant1)第八層掩掩膜2）P＋源漏注入入（中等等能量））3）退火七、接觸觸（孔））的形成成鈦金屬接接觸的主主要步驟驟1）鈦的淀淀積2）退火3）刻蝕金金屬鈦八、局部部互連工工藝LI氧化硅介介質(zhì)的形形成1）氮化硅硅化學(xué)氣氣相淀積積2）摻雜氧氧化物的的化學(xué)氣氣相淀積積3）氧化層層拋光（（CMP）4）第九層層掩膜，，局部互互連刻蝕蝕LI金屬的形形成1)金屬鈦淀淀積（PVD工藝）2）氮化鈦鈦淀積3）鎢淀積積4）磨拋鎢鎢(化學(xué)機(jī)械械工藝平平坦化)作為嵌入入LI金屬的介介質(zhì)的LI氧化硅九、通孔孔1和鎢塞1的形成通孔1形成1）第一層層層間介介質(zhì)氧化化物淀積積2）氧化物物磨拋3）第十層層掩膜，，第一層層層間介介質(zhì)刻蝕蝕鎢塞1的形成1）金屬淀淀積鈦?zhàn)枳钃鯇樱ǎ≒VD）2）淀積氮氮化鈦（（CVD）3）淀積鎢鎢（CVD）4）磨拋鎢鎢多晶硅、、鎢LI和鎢塞的的SEM顯微照片片PolysiliconTungstenLITungstenplugMag.17,000X十、第一一層金屬屬互連的的形成1）金屬鈦鈦?zhàn)钃鯇訉拥矸e（（PVD）2）淀積鋁鋁銅合金金（PVD）3）淀積氮氮化鈦（（PVD）4）第十一一層掩膜膜，金屬屬刻蝕第一套鎢鎢通孔上上第一層層金屬的的SEM顯微照片片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al十一、通通孔2和鎢塞2的形成制作通孔孔2的主要步步驟1）ILD-2間隙填充充2）ILD-2氧化物淀淀積3）ILD-2氧化物平平坦化4）第十二二層掩膜膜，ILD-2刻蝕制作第二二層鎢塞塞的主要要步驟1）金屬淀淀積鈦?zhàn)枳钃鯇?PVD)2）淀積氮氮化鈦(CVD)3）淀積鎢鎢（CVD）4）磨拋鎢鎢第一套鎢鎢通孔上上第一層層金屬的的SEM顯微照片片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al十二、第第二層金金屬互連連的形成成1）淀積、、刻蝕金金屬2

2）填充第第三層層層間介質(zhì)質(zhì)間隙3）淀積、、平坦化化ILD-3氧化物4）刻蝕通通孔3，淀積鈦鈦/氮化鈦、、鎢，平平坦化十三、制制作第三三層金屬屬直到制制作壓點(diǎn)點(diǎn)和合金金重復(fù)工藝制作作第三層和第第四層金屬后后，完成第四四層金屬的刻刻蝕，緊接著著利用薄膜工工藝淀積第五五層層間介質(zhì)質(zhì)氧化物（ILD-5）(見(jiàn)下圖)。由于所刻刻印的結(jié)構(gòu)構(gòu)比先前工工藝中形成成的0.25μμm尺寸要大很很多，所以以這一層介介質(zhì)不需要要化學(xué)機(jī)械械拋光。工藝的最后后一步包括括再次生長(zhǎng)長(zhǎng)二氧化硅硅層（第六六層層間介介質(zhì)）以及及隨后生長(zhǎng)長(zhǎng)頂層氮化化硅。這一一層氮化硅硅稱為鈍化化層。其目目的是保護(hù)護(hù)產(chǎn)品免受受潮氣、劃劃傷以及沾沾污的影響響。十四、參數(shù)數(shù)測(cè)試十四、參數(shù)數(shù)測(cè)試硅片要進(jìn)行行兩次測(cè)試試以確定產(chǎn)產(chǎn)品的功能能可靠性：：第一次測(cè)測(cè)試在首層層金屬刻蝕蝕完成后進(jìn)進(jìn)行，第二二次是在完完成芯片制制造的最后后一步工藝藝后進(jìn)行。。整個(gè)0.18mm的CMOS剖面PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTI