COMSIC制造工艺流程

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。

Figure7-CMOS工艺流程中的主要制造步骤Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPower

IonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPowerFigure7-1. 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

Figure7-一、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Figure7-p-wellFormation

1）第二层掩膜

2）P井注入(高能)

3）退火Figure7-二、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。）Figure7-STIOxideFill

1）沟槽衬垫氧化硅

2）沟槽CVD氧化物填充Figure7-STIFormation

1）浅槽氧化物抛光（化学机械抛光）

2）氮化物去除Figure7-三、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Figure7-四、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）Figure7-p-LDDImplant

1）第六层掩膜

2）P-

轻掺杂漏注入（低能量，浅结）Figure7-五、侧墙的形成

侧墙用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的源漏（S/D）注入过于接近沟道以致可能发生的源漏穿通。

1）淀积二氧化硅

2）二氧化硅反刻Figure7-六、源/漏注入工艺

n+Source/DrainImplant

1）第七层掩膜

2）n+源/漏注入Figure7-p+Source/DrainImplant

1)第八层掩膜

2）P＋源漏注入（中等能量）

3）退火Figure7-七、接触（孔）的形成

钛金属接触的主要步骤

1）钛的淀积

2）退火

3）刻蚀金属钛Figure7-八、局部互连工艺

LI氧化硅介质的形成

1）氮化硅化学气相淀积

2）掺杂氧化物的化学气相淀积

3）氧化层抛光（CMP）

4）第九层掩膜，局部互连刻蚀Figure7-LI金属的形成

1)金属钛淀积（PVD工艺）

2）氮化钛淀积

3）钨淀积

4）磨抛钨(化学机械工艺平坦化)Figure7-作为嵌入LI金属的介质的LI氧化硅Figure7-九、通孔1和钨塞1的形成

通孔1形成

1）第一层层间介质氧化物淀积

2）氧化物磨抛

3）第十层掩膜，第一层层间介质刻蚀Figure7-钨塞1的形成

1）金属淀积钛阻挡层（PVD）

2）淀积氮化钛（CVD）

3）淀积钨（CVD）

4）磨抛钨Figure7-多晶硅、庄钨LI和钨塞坊的SEM显微照片PolysiliconTungstenLITungstenplugMag.17,000XFigu敞re7塌-十、第池一层金将属互连榜的形成1）金属钛恼阻挡层淀艳积（PVD）2）淀积航铝铜合现金（PVD）3）淀积氮到化钛（PVD）4）第十一笨层掩膜，今金属刻蚀Figu浸re7倒-第一套王钨通孔幻玉上第一殖层金属灯的SEM显微照片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,AlFig该ure越7秒-十一、岗通孔2和钨塞2的形成制作通漂孔2的主要府步骤1）ILD-环2间隙填充2）ILD渠-2氧化物淀载积3）ILD-标2氧化物侨平坦化4）第十洪二层掩束膜，ILD捧-2刻蚀Fig预ure授7斗-制作第二瓦层钨塞的券主要步骤1）金属却淀积钛扒阻挡层(PVD荒)

2）淀积氮旧化钛(CVD刺)

3）淀积筛钨（CVD）4）磨抛怪钨Figu宋re7类-第一套钨体通孔上第顷一层金属锹的SEM显微照片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,AlFigu再re7午-十二、第扛二层金属柔互连的形酿成1）淀积、浑刻蚀金属2

2）填充贤第三层槽层间介贯质间隙3）淀积、邮平坦化ILD-箩3氧化物4）刻蚀通产孔3，淀积钛/氮化钛遵、钨，铃平坦化Fig辉ure原7松-十三、窑制作第及三层金仙属直到杜制作压怨点和合码金重复工甲艺制作红第三层荣和第四湾层金属窗后，完档成第四羡层金属联的刻蚀永，紧接价着利用易薄膜工竿艺淀积蒙第五层秧层间介走质氧化桌物（ILD-葬5）(见下图)。由于田所刻印待的结构刊比先前怒工艺中惠形成的0.2蒙5µm尺寸要大惭很多，所约以这一层萄介质不需这要化学机刮械抛光。工艺的养最后一捡步包括滴再次生威长二氧览化硅层旗（第六稼层层间阀介质）眼以及随挎后生长号顶层氮杜化硅。技这一层温氮化硅峰称为钝疏化层。顺其目的跨是保护危产品免棍受潮气纽奉、划伤齿以及沾令污的影姓响。十四、参巨数测试Fig脸ure犬7音-十四、保参数测耕试硅片要进鸦行两次测贝试以确定粱产品的功向能可靠性脆：第一次压测试在首箭层金属刻搅蚀完成后皆进行，第房诚二次是在旧完成芯片另制造的最贡后一步工烦艺后进行核。Fig误ure薯7患-整个0.1爪8mm的CMO渗S剖面PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3

M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+n+ILD-6LImetalViap+p+n+n+Figu汪re7旗-微处理陡器剖面世的SEM显微照片MicrographcourtesyofIntegratedCircuitEngineeringMag.18,250XFigu贯re7煤-9、静夜四状无邻，荒吐居旧业贫闯。。4月-2终34月-2推3Tue剑sda蜜y,食Apr烘il菌25,远20葛2310、雨中黄己叶树，灯艺下白头人馋。。23:鲜53:王3923:至53:藏3923:裕534/25础/202宵311伪:53:赚39P挠M11、以我独脸沈久，愧夸君相见频锈。。4月-2滩323:功53:蕉3923:5傻3Apr牢-2325-筹Apr坏-2312、故人江弓海别，几扒度隔山川忌。。23:5蹈3:3923:5酿3:3923:系53Tues澡day,吧Apr扑il2励5,2能02313、乍见翻枪疑梦，相艘悲各问年区。。4月-2流34月-乔2323:惑53:鸭3923:错53:或39Apr昏il应25,辜20侵2314、他乡记生白发陪，旧国讲见青山肃。。25四裂月20混2311:帝53:撕39悼下午23:级53:膜394月-穷2315、比不了星得就不比就，得不到挑的就不要参。。。四月虽2311:物53谦下午4月-2腹323:5竿3Apri躬l25丈,20溉2316、行动冬出成果限，工作岩出财富少。。202阿3/4刺/25新23桥:53纠:3923:5徐3:3925姜Apr耻il趴202功317、做前珍，能够驰环视四尾周；做狐时，你像只能或宇者最好该沿着以巷脚为起漫点的射艺线向前幻玉。。11:5贱3:39轧下午11:5蒸3下午23:5卡3:394月-2鄙39、没有失火败，只有盛暂时停止撕成功！。4月-音234月-绞23Tue步sda扭y,繁Apr境il呢25,砍20茧2310、很多事露情努力了穷未必有结但果，但是坏不努力却练什么改变拘也没有。餐。23:5姥3:3923:施53:侨3923:5龟34/2警5/2绕023垄11联:53休:39盐PM11、成功观就是日穗复一日纺那一点纤点小小衫努力的惠积累。阳。4月-2完323:纲53:康3923:5赶3Apr-介2325-苏Apr史-2312、世间问成事，挥不求其见绝对圆毛满，留略一份不态足，可扮得无限胜完美。挖。23:狸53:钱3923:5历3:3923:今53Tue趴sda塞y,会Apr栗il寄25,希20略2313、不知香弄积寺，数伤里入云峰依。。4月-2死34月-2泥323:伸53:判3923:滚53:捏39Apr堂il照25,款20佛2314、意志木坚强的皱人能把喂世界放吃在手中田像泥块脑一样任探意揉捏阵。25四斥月20帐2311:5裂3:39班下午23:5生3:394月-2除315、楚塞三立湘接，荆弃门九派通拆。。。四月2逮311:序53语下午4月-2睛323:迷53Apr杰il落25,主20贺2316、少年十即五二十时肾，步行夺冶得胡马骑蕉。。202将3/4贵/25默23益:53搭:3923:5酷3:3925A喝pril纤202稀317、空山舍新雨后圣，天气仿晚来秋具。。11:5授3:39捡下午11:哥53允下午23:燥53:欺394月-2厚39、杨柳散炕和风，青厌山澹吾虑违。。4月-2遇34月-惯23Tues烟day,疗Apr夹il2眼5,2双02310、阅读一类切好书如战同和过去负最杰出的肉人谈话。23:5皮3:4023:阔53:填4023:5锡34/2拖5/2叙023辣11罩:53振:40迎PM11、越是增没有本剃领的就耍越加自设命不凡主。4月-寸2323:道53:洒4023:5企3Apr-烧2325-A吼pr-2热312、越是肌无能的词人，越般喜欢挑昌剔别人庭