CMOS制程教学讲解课件

CMOS製程人名侯冠州職稱研究生單位彰化師範大學機電所導論NMOS製程CMOS製程

P-Si

一般的NMOS製程是採用＜100＞的P型矽晶片，因為有較低的表面缺陷，可以幫助我們在用讓氧化法製作閘氧化層時，獲得較佳的SiO2層

NMOS製程

P-Si

SiO2使用熱爐管，以加熱氧化的方式，在晶片的表面形成一層後約數百個Å的SiO2層，因為Si3N4本身對矽的附著能力並不理想，所以會在Si3N4與矽之間加入一層由SiO2所構成的墊氧化層。

P-Si

SiO2

Si3N4然後再用LPCVD的方式，把Si3N4沉積在剛剛長成的SiO2上。

P-Si

SiO2

Si3N4光阻將第一個光罩的圖案，轉移到光阻上面

P-Si

SiO2Si3N4光阻然後利用蝕刻技術，將部份為被光阻保護的Si3N4層加以去除。註：一般是使用正片光阻LOCOS的隔離製程

P-Si

SiO2Si3N4光阻以硼為離子源，對整各晶片進行硼原子的植入。註：劑量約1013/cm2左右

P-SiSi3N4FOXFOX經光阻去除之後，送進氧化爐館內，以濕氣氧化法在含有水氣的環境中，進行場氧化層的成長，而剛剛植入的磷離子藉著高溫擴散而往下趨入P+

P-SiSi3N4FOXFOX因為水分子與氧對SI3N4角落的部分，依然有能力進行水平方向的擴散，所以有鳥嘴外觀的行程，這就是LOCOS製程的特殊現象。

P-Si

FOXFOX完成場氧化層成長的步驟之後，Si3N4將以濕蝕刻的方式被剝除。用濕蝕刻法加以剝除墊氧化層，再用RCA把矽表面清洗，以保持矽表面的品質。

P-Si

FOXFOX再用乾式氧化法在表面上升成約100到250Å的二氧化矽，作為閘氧化層。

P-Si

FOXFOXPoly用厚約2000到3000Å的多晶矽以LPCVD的方法沉積在表面上，再以熱擴散法或離子植入的方法將磷或砷滲入多晶矽裡，以降低多晶矽層的電阻率，但這一步會使表面上因為氧跟磷而生成很薄的PSG，所以要用HF或含有HF的混合溶液來清洗，是為了使接下來的矽化金屬層與多晶矽層有良好的接觸介面。

P-Si

FOXFOXPolyWSix用LPCVD的方法所製作的矽化鎢沉積且覆蓋在多晶矽上面，因為金屬材料或矽化金屬材質，對SiO2的附著能力一般不佳，所以中間要加一層多晶矽。

P-Si

FOXFOXWSixPoly光阻把要定義MOS閘極主體的圖案轉到覆蓋在矽化鎢表面的光阻。用乾蝕刻機把沒有光阻保護的WSix與多晶矽一起加以去除，用H2SO4把光阻剝除。以磷為離子源對整片晶片植入，濃度約1013/cm，主要是為了防止短通道效應，而生成的LightlyDopedDrain，簡稱LDD。N-N-N-N-把SiO2以CVD的方式，沉積在晶片的表面，然後可以用回火的方式還原被破壞的矽原子結構。用乾蝕刻機以非等向性的蝕刻進行間隙璧蝕刻。以N+植入，濃度約1015/cm，為HeavyDoping。N-N+BPSGBPSG我們通常使用玻態轉變溫度（GlassTransitionTemperature）較低的BPSG沉積在金屬表面，來隔離金屬線與MOS元件的介電材料，BPSGBPSG將晶片表面的BPSG加熱到玻態變轉溫度，使晶片表面的BPSG較平坦，這個步驟稱為”熱流（Flow）”。BPSGBPSG光阻BPSGBPSG

BPSGBPSG

metalBPSGBPSG

光阻保護層CMOS製程

P-Si

SiO2

Si3N4光阻

P-Si

SiO2Si3N4光阻Si3N4光阻

P-Si

SiO2Si3N4光阻Si3N4

P-Si

SiO2Si3N4光阻Si3N4

P-Si

SiO2Si3N4光阻Si3N4

P-Si

SiO2Si3N4光阻Si3N4

N-well

N-well

N-well光阻FOX

N-well光阻FOX

N-wellFOX