cmos工藝流程與mos電路版圖舉例(已修改)
2025-02-17 20:35 本頁面
【正文】 CMOS工藝流程與 MOS電路版圖舉例 1. CMOS工藝流程 1) 簡化 N阱 CMOS工藝演示 flash 2) 清華工藝錄像： N阱硅柵 CMOS工藝流程 3) 雙阱 CMOS集成電路的工藝設(shè)計(jì) 4) 圖解雙阱硅柵 CMOS制作流程2. 典型 N阱 CMOS工藝的剖面圖3. Simplified CMOS Process Flow4. MOS電路版圖舉例 1 1) 簡化 N阱 CMOS工藝演示2氧化層生長光刻 1， 刻 N阱掩膜版氧化層氧化層PSUB3曝光光刻 1， 刻 N阱掩膜版光刻膠掩膜版4氧化層的刻蝕光刻 1， 刻 N阱掩膜版5N阱注入光刻 1， 刻 N阱掩膜版6形成 N阱N阱PSUB7氮化硅的刻蝕光刻 2，刻有源區(qū)掩膜版二氧化硅掩膜版N阱8場氧的生長光刻 2，刻有源區(qū)掩膜版二氧化硅 氮化硅掩膜版N阱9去除氮化硅光刻 3，刻多晶硅掩膜版FOXN阱10重新生長二氧化硅（柵氧）光刻 3，刻多晶硅掩膜版柵氧場氧場氧N阱11生長多晶硅光刻 3，刻多晶硅掩膜版多晶硅多晶硅N阱12刻蝕多晶硅光刻 3，刻多晶硅掩膜版掩膜版N阱13刻蝕多晶硅光刻 3，刻多晶硅掩膜版多晶硅N阱14P+離子注入光刻 4，刻 P+離子注入 掩膜版掩膜版P+N阱15N+離子注入光刻 5，刻 N+離子注入 掩膜版N+N阱16生長磷硅玻璃 PSGPSGN阱17光刻接觸孔光刻 6， 刻接觸孔 掩膜版P+N+N阱18刻鋁光刻 7， 刻 Al掩膜版AlN阱19刻鋁VDDVoVSSN阱20光刻 8， 刻壓焊孔 掩膜版鈍化層N阱212) 清華工藝錄像N阱硅柵 CMOS工藝流程22初始氧化23光刻 1，刻 N阱24N阱形成N阱25Si3N4淀積Si3N4緩沖用緩沖用 SiO2PSi SUB N阱26光刻 2，刻有源區(qū)，場區(qū)硼離子注入有源區(qū)有源區(qū)有源區(qū)有源區(qū)N阱27場氧 1N阱28光刻 3N阱29場氧 2N阱30柵氧化，開啟電壓調(diào)整柵氧化層?xùn)叛趸瘜覰阱31多晶硅淀積多晶硅柵氧化層 N阱32光刻 4，刻 NMOS管硅柵，磷 離子注入形成 NMOS管N阱NMOS管硅柵管硅柵用光刻膠做掩蔽用光刻膠做掩蔽33光刻 5，刻 PMOS管硅柵，硼離子注入及推進(jìn)，形成 PMOS管N阱PMOS管硅柵管硅柵用光刻膠做掩蔽用光刻膠做掩蔽34磷硅玻璃淀積N阱磷硅玻璃磷硅玻璃35光刻 6，刻孔、磷硅玻璃淀積回流（圖中有誤，沒刻出孔 )N阱36蒸鋁、光刻 7，刻鋁、光刻 8，刻鈍化孔（圖中展示的是刻鋁后的圖形）N阱VoVinVSSVDDPSUB磷注入硼注入磷硅玻璃PMOS管硅柵管硅柵NMOS管硅柵管硅柵37離子注入的應(yīng)用3839N阱硅柵 CMOS工藝流程40形成 N阱– 初始氧化，形成緩沖層，淀積氮化硅層–光刻 1，定義出 N阱– 反應(yīng)離子刻蝕氮化硅層– N阱離子注入，先注磷 31P+ ，后注砷 75As+3) 雙阱 CMOS集成電路的工藝設(shè)計(jì) P sub. 〈 100〉磷 31P+ –砷 75As+41形成 P阱– 在 N阱區(qū)生長厚氧化層，其它區(qū)域被氮化硅層保護(hù)而不會被氧化– 去掉光刻膠及氮化硅層– P阱離子注入，注硼N阱P sub. 〈 100〉42推阱–退火驅(qū)入，雙阱深度約 –去掉 N阱區(qū)的氧化層N阱P阱43形成場隔離區(qū)– 生長一層薄氧化層– 淀積一層氮化硅–光刻 2場隔離區(qū)，非隔離區(qū)被光刻膠保護(hù)起來– 反應(yīng)離子刻蝕氮化硅– 場區(qū)硼離子注入以防止場開啟– 熱生長厚的場氧化層– 去掉氮化硅層44閾值電壓調(diào)整注入光刻 3， VTP調(diào)整注入光刻 4， VTN調(diào)整注入光刻膠31P+ 11B+45形成多晶硅柵（柵定義）– 生長柵氧化層– 淀積多晶硅– 光刻 5， 刻蝕多晶硅柵N阱P阱46形成硅化物– 淀積氧化層– 反應(yīng)離子刻蝕氧化層，形成 側(cè)壁氧化層（ spacer, sidewall）– 淀積難熔金屬 Ti或 Co等– 低溫退火，形成 C47相的 TiSi2或 CoSi– 去掉氧化層上的沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的 Ti或 Co– 高溫退火，形成低阻穩(wěn)定的 TiSi2或 CoSi247形成 N管源漏區(qū)– 光刻 6，利用光刻膠將 PMOS區(qū)保護(hù)起來– 離子注入磷或砷，形成 N管源漏區(qū)形成 P管源漏區(qū)– 光刻 7，利用光刻膠將 NMOS區(qū)保護(hù)起來– 離子注入硼，形成 P管源漏區(qū)48形成接觸孔– 化學(xué)氣相淀積 BPTEOS硼磷硅玻璃層–退火和致密–光刻 8，接觸孔版–反應(yīng)離子刻蝕磷硅玻璃，形成接觸孔49形成第一層金屬–淀積金屬鎢 (W) ，形成鎢塞50形成第一層金屬–淀積金屬層，如 AlSi、 AlSiCu合金等–光刻 9，第一層金屬版，定義出連線圖形–反應(yīng)離子刻蝕金屬層，形成互連圖形51形成穿通接觸孔– 化學(xué)氣相淀積 PETEOS, 等離子增強(qiáng)正硅酸四乙酯熱分解Plasma Enhanced TEOS： tetraethylorthosilicate[Si(OC2H5)4] 通過化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行平坦化– 光刻穿通接觸孔版– 反應(yīng)離子刻蝕絕緣層，形成穿通接觸孔形成第二層金屬– 淀積金屬層，如 AlSi、 AlSiCu合金等– 光刻 10，第二層金屬版，定義出連線圖形– 反應(yīng)離子刻蝕，形成第二層金屬互連圖形正硅酸乙脂（ TEOS）分解650～ 750℃52合金 形成鈍化層– 在低溫條件下 (小于 300℃ )淀積氮化硅– 光刻 11，鈍化版– 刻蝕氮化硅，形成鈍化圖形測試、封裝，完成集成電路的制造工藝 CMOS集成電路采用 (100)晶向的硅材料534) 圖解雙阱硅柵CMOS制作流程54首先進(jìn)行表面清洗，去除 wafer表面的保護(hù)層和 雜質(zhì)，三氧化二鋁必須以高速粒子撞擊，并 用化學(xué)溶液進(jìn)行清洗。甘油 甘油55然后在表面氧化二氧化硅膜以減小后一步氮化硅對晶圓的表面應(yīng)力。 涂覆光阻 (完整過程包括，甩膠 → 預(yù)烘 → 曝光 → 顯影 → 后烘 → 腐蝕 → 去除光刻膠 )。其中二氧化硅以氧化形成，氮化硅 LPCVD沉積形成 (以氨、硅烷、乙硅烷反應(yīng)生成 )。56光刻技術(shù)去除不想要的部分，此步驟為定出 P型阱區(qū)域。 (所謂光刻膠就是對光或電子束敏感且耐腐蝕能力強(qiáng)的材料，常用的光阻液有S1813,AZ5214等 )。光刻膠的去除可以用臭氧燒除也可用專用剝離液。氮化硅用 180℃ 的磷酸去除或含 CF4氣體的等離子刻蝕 (RIE)。
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