第八章COMSIC工艺流程

第七章COMSIC制造工艺流程主要内容1. 典型的亚微米CMOSIC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Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPower

IonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPower1. 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制作步骤

一、双井工艺

n-wellFormation

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-wellFormation

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。）STIOxideFill

1）沟槽衬垫氧化硅

2）沟槽CVD氧化物填充STIFormation

1）浅槽氧化物抛光（化学机械抛光）

2）氮化物去除三、PolyGateStructureProcess

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-LDDImplant

1）第五层掩膜

2）n-LDD注入（低能量，浅结）p-LDDImplant1）第六层掩掩膜2）P-轻掺杂漏注注入（低能能量，浅结结）五、侧墙的的形成侧墙用来环环绕多晶硅硅栅，防止止更大剂量量的源漏（（S/D）注入过于于接近沟道道以致可能能发生的源源漏穿通。。1）淀积二氧氧化硅2）二氧化硅硅反刻六、源/漏注入工工艺n+Source/DrainImplant1）第七层层掩膜2）n+源/漏注入p+Source/DrainImplant1)第八层掩掩膜2）P＋源漏注入入（中等等能量））3）退火七、接触触（孔））的形成成钛金属接接触的主主要步骤骤1）钛的淀淀积2）退火3）刻蚀金金属钛八、局部部互连工工艺LI氧化硅介介质的形形成1）氮化硅硅化学气气相淀积积2）掺杂氧氧化物的的化学气气相淀积积3）氧化层层抛光（（CMP）4）第九层层掩膜，，局部互互连刻蚀蚀LI金属的形形成1)金属钛淀淀积（PVD工艺）2）氮化钛钛淀积3）钨淀积积4）磨抛钨钨(化学机械械工艺平平坦化)作为嵌入入LI金属的介介质的LI氧化硅九、通孔孔1和钨塞1的形成通孔1形成1）第一层层层间介介质氧化化物淀积积2）氧化物物磨抛3）第十层层掩膜，，第一层层层间介介质刻蚀蚀钨塞1的形成1）金属淀淀积钛阻阻挡层（（PVD）2）淀积氮氮化钛（（CVD）3）淀积钨钨（CVD）4）磨抛钨钨多晶硅、、钨LI和钨塞的的SEM显微照片片PolysiliconTungstenLITungstenplugMag.17,000X十、第一一层金属属互连的的形成1）金属钛钛阻挡层层淀积（（PVD）2）淀积铝铝铜合金金（PVD）3）淀积氮氮化钛（（PVD）4）第十一一层掩膜膜，金属属刻蚀第一套钨钨通孔上上第一层层金属的的SEM显微照片片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al十一、通通孔2和钨塞2的形成制作通孔孔2的主要步步骤1）ILD-2间隙填充充2）ILD-2氧化物淀淀积3）ILD-2氧化物平平坦化4）第十二二层掩膜膜，ILD-2刻蚀制作第二二层钨塞塞的主要要步骤1）金属淀淀积钛阻阻挡层(PVD)2）淀积氮氮化钛(CVD)3）淀积钨钨（CVD）4）磨抛钨钨第一套钨钨通孔上上第一层层金属的的SEM显微照片片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al十二、第第二层金金属互连连的形成成1）淀积、、刻蚀金金属2

2）填充第第三层层层间介质质间隙3）淀积、、平坦化化ILD-3氧化物4）刻蚀通通孔3，淀积钛钛/氮化钛、、钨，平平坦化十三、制制作第三三层金属属直到制制作压点点和合金金重复工艺制作作第三层和第第四层金属后后，完成第四四层金属的刻刻蚀，紧接着着利用薄膜工工艺淀积第五五层层间介质质氧化物（ILD-5）(见下图)。由于所刻刻印的结构构比先前工工艺中形成成的0.25µµm尺寸要大很很多，所以以这一层介介质不需要要化学机械械抛光。工艺的最后后一步包括括再次生长长二氧化硅硅层（第六六层层间介介质）以及及随后生长长顶层氮化化硅。这一一层氮化硅硅称为钝化化层。其目目的是保护护产品免受受潮气、划划伤以及沾沾污的影响响。十四、参数数测试十四、参数数测试硅片要进行行两次测试试以确定产产品的功能能可靠性：：第一次测测试在首层层金属刻蚀蚀完成后进进行，第二二次是在完完成芯片制制造的最后后一步工艺艺后进行。。整个0.18mm的CMOS剖面PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTI