集成電路原理第五章(編輯修改稿)
2025-05-27 18:17 本頁面
【文章內容簡介】 （ 1）襯底制備 典型厚度 ?， ?=75?125mm(3” ?5”) NA=1015?1016cm3 ?=25?2??cm （ 2） 預氧 在硅片表面生長一層厚 SiO2， 以 保護表面 ， 阻擋摻雜物進入襯底 。 （ 3） 涂光刻膠 涂膠 ， 甩膠 ， （ 幾千轉 /分鐘 ） ， 烘干（ 100℃ ） ?固膠。 （ 4）通過掩模版 MASK對光刻膠曝光 ???，不被顯影掉。負膠曝光部分聚合硬化影掉。曝光的部分分解，被顯正膠被 UV（ 5） 刻有源區(qū) 。 掩模版掩蔽區(qū)域下未被曝光的光刻膠被顯影液洗掉；再將下面的 SiO2用 HF刻蝕掉 ， 露出硅片表面 。 （ 6） 淀積多晶硅 除凈曝光區(qū)殘留的光刻膠 （ 丙酮 ） ，在整個硅片上生長一層高質量的 SiO2（ 約 1000197。） ， 即柵氧 ， 然后再淀積多晶硅 （ 1?2?m） 。 （ 7） 刻多晶硅 ， 自對準擴散 用多晶硅版刻出多晶硅圖形 ， 再用有源區(qū)版刻掉有源區(qū)上的氧化層 ，高溫下以 n型雜質對有源區(qū)進行擴散（ 1000℃ 左右 ） 。 此時耐高溫的多晶硅和下面的氧化層起掩蔽作用 —— 自對準工藝 （ 8） 刻接觸孔 在硅片上再生長一層 SiO2， 用接觸孔版刻出接觸孔 。 （ 9） 反刻 Al 除去其余的光刻膠 ， 在整個硅片上蒸發(fā)或淀積一層 Al（ 約 1?m厚 ） ，用反刻 Al的掩模版反刻 、 腐蝕出需要的 Al連接圖形 。 （ 10） 刻鈍化孔 生長一層鈍化層 （ 如 PSG） ， 對器件 /電路進行平坦化和保護 。 通過鈍化版刻出鈍化孔 （ 壓焊孔 ） 。 圖 56 硅柵 NMOS工藝流程示意圖 若要形成耗盡型 NMOS器件，只需在第（ 5）、（ 6）步之間加一道掩模版，進行溝道區(qū)離子注入。 NMOS工藝流程的實質性概括： P型摻雜的單晶硅片上生長一層厚 SiO2。 MK1— 刻出有源區(qū)或其他擴散區(qū) （ 薄氧化版 /擴散版 ） 。 MK2— 形成耗盡型器件時 ， 刻出離子注入?yún)^(qū) 。 MK3— 刻多晶硅圖形 （ 柵 、 多晶硅連線 ） 。 以多晶硅柵為掩模 ， 進行 D、 S的自對準擴散 。 MK4— 刻接觸孔 。 MK5— 反刻 Al。 MK6— 刻鈍化孔 （ 壓焊點窗口 ） 共用到 6道掩模版 硅柵 CMOS工藝 （ 1） P阱 CMOS工藝流程 ? MK1— P阱版 ， 確定 P阱深擴散區(qū)域 （ 阱注入劑量 1?1013cm2， 能量 60KeV） ? MK2— 確定薄氧化區(qū) ， 即有源區(qū) 。 ? MK3— 多晶硅版 。 ? MK4— P+版 ， 和 MK2一起確定所有的 P+擴散區(qū)域 （ 一般為 B注入 ， 4?1014cm2?2?1015cm2， 60?80KeV） 。 ? MK5— N+版，確定所有的 N+區(qū)域 （磷注入： 8?1014?4?1015cm2， 60?80KeV） ? MK6— 確定接觸孔 。 實際上在此之前 ， 一般先作 PSG磷硅玻璃 回流 ?平 坦化 （ 4000?8000197。） 。 刻出接觸孔后 ， 下一步蒸 Al前 ， 要用 H2SO4+H2O2液加 5%HF氫氟酸清洗 ， 確保 Al與 Si的良好接觸和與 SiO2的良好附著 。 ? MK7— 反刻 Al， 確定金屬層的連接圖形 。 ? MK8— 刻鈍化孔 ， 露出向外引線的壓焊點 。 鈍化層通常用PECVD實現(xiàn)： 1000197。 SiO2 + 4000197。 PSG + 1000197。 SiO2 或 5000?7000197。 Si3N4 共用到 8道掩模版 （ 2） N阱 CMOS工藝 以 Berkeley大學 N阱 CMOS工藝為例，介紹 N阱 CMOS工藝流程。 確定磷注入的 N阱區(qū)域 生長柵氧，淀積 Si3N4 刻出 P型襯底上面的薄氧層 ， 露出NMOS有源區(qū)窗口 在需要厚氧的區(qū)域 ， Si3N4被有選擇性地刻蝕掉 （ 等離子刻蝕或 RIE） Mask 1 N阱區(qū) Mask 2 NMOS有源區(qū) 用硼（ B） 作 P型場注入 N阱上的 Si3N4被選擇性地刻蝕掉 ，露出場區(qū) 用磷作 N型場注入 刻蝕掉剩余的 Si3N4層 Mask 3 PMOS有源區(qū) 刻出 N阱上面的薄氧層 ， 露出PMOS有源區(qū)窗口 調溝注入 在整個硅片上淀積重摻雜的 N型多晶硅 刻 N溝 MOS多晶硅柵 砷 （ As） 注入 ， 在未被多晶硅覆蓋的襯底區(qū)域形成 n+區(qū) Mask 4 NMOS柵 刻 P溝 MOS多晶硅柵 ， 引入硼注入 ， 形成 p+區(qū) 整個硅片上淀積厚氧化層 確定接觸孔 淀積 Al， 形成互連圖形 長鈍化層 ， 并刻出鈍化孔 ， 露出壓焊點 Mask 5 PMOS柵 Mask 6 接觸孔 Mask 7 刻金屬 Mask 8 鈍化 硅的局部氧化工藝 —— Si3N4（ 氨氣氛中硅烷 SiH4還原
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