[精选]COMSIC制造工艺流程.pptx

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1、第七章第七章 S IC 制造工艺流程制造工艺流程 主要内容主要内容1.典型的亚微米 CMOS IC 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。Figure 7-CMOS工艺流程中的主要制造步骤工艺流程中的主要制造步骤Oxidation(Field oxide)Silicon substrateSilicon dioxideSilicon dioxideoxygenPhotoresistDevelopoxideoxidePhotoresistCoatingphotoresistphotoresistMask-WaferAlignm

2、ent and ExposureMaskUV lightExposed PhotoresistexposedexposedphotoresistphotoresistGGSDActive Regionstop nitridetop nitrideSDGGsilicon nitridesilicon nitrideNitrideDepositionContact holesSDGGContactEtchIon ImplantationresistresistresistoxoxDGScanning ion beamSMetal Deposition and EtchdrainSDGGMetal

3、contacts PolysiliconDepositionpolysiliconpolysiliconSilane gasDopant gasOxidation(Gate oxide)gate oxidegate oxideoxygenPhotoresistStripoxideoxideRF PowerRF PowerIonized oxygen gasOxideEtchphotoresistphotoresistoxideoxideRF PowerRF Power Ionized CF4 gasPolysiliconMask and EtchRF PowerRF Poweroxideoxi

4、deoxideIonized CCl4 gaspoly gatepoly gateRF PowerRF PowerFigure 7-1.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Passivation layerBonding pad metalp+Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3

5、ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep-Epitaxial layerpp+ILD-6LI metalViapp+pp+n+n+n+2314567891011121314CMOS 制作步骤 Figure 7-一、双井工艺一、双井工艺n-well Formation 1外延生长外延生长2厚氧化生长厚氧化生长 保护外延层免受污染；阻止了在注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。于控制注入过程中杂质的注入深度。3第一层掩膜第一层掩膜4n井注入高能井注入高

6、能5退火退火Figure 7-p-well Formation1第二层掩膜第二层掩膜2 P井注入井注入高能高能3退火退火Figure 7-二、浅曹隔离工艺二、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4STI槽刻蚀氮化硅的作用：巩固的掩膜材料，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。Figure 7-STI Oxide Fill1沟槽衬垫氧化硅2沟槽CVD氧化物填充Figure 7-STI Formation1浅槽氧化物抛光化学机械抛光2氮化物去除Figure 7-三、Poly Gate Structure Process 晶体管中

7、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Figure 7-四、轻掺杂；漏注入工艺四、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-LDD Implant1第五层第五层掩膜2 n-LDD注入低能量，浅结注入低能量，浅结Figure 7-p-LDD Implant1第六层掩膜第六层掩膜2P-轻掺杂漏注入低能量，浅结

8、轻掺杂漏注入低能量，浅结Figure 7-五、侧墙的形成五、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Figure 7-六、源六、源/漏注入工艺漏注入工艺n+Source/Drain Implant1第七层掩膜2n+源/漏注入Figure 7-p+Source/Drain Implant1第八层掩膜2P源漏注入中等能量3退火Figure 7-七、接触孔的形成七、接触孔的形成钛金属接触的主要步骤钛金属接触的主要步骤1钛的淀积钛的淀积2退火退火3刻蚀金属钛刻蚀金属钛Figure 7-八、局部互连工艺八、局部互连工艺

9、LI 氧化硅介质的形成氧化硅介质的形成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CMP4第九层掩膜，局部互连刻蚀Figure 7-LI 金属的形成金属的形成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Figure 7-作为嵌入作为嵌入LI金属的介质的金属的介质的LI氧化硅氧化硅Figure 7-九、通孔九、通孔1和钨塞和钨塞1的形成的形成通孔通孔1 形成形成1第一层层间介质氧化物淀积第一层层间介质氧化物淀积2氧化物磨抛氧化物磨抛3第十层掩膜，第一层层间介质刻蚀第十层掩膜，第一层层间介质刻蚀Figure 7-钨塞钨塞1 的形成的形成1金属淀积钛阻挡层金属

10、淀积钛阻挡层PVD2淀积氮化钛淀积氮化钛CVD3淀积钨淀积钨CVD4磨抛钨磨抛钨Figure 7-多晶硅、钨多晶硅、钨 LI 和钨塞的和钨塞的SEM显微照片显微照片 PolysiliconTungsten LITungsten plugMag.17,000 XFigure 7-十、第一层金属互连的形成十、第一层金属互连的形成1金属钛阻挡层淀积金属钛阻挡层淀积PVD2淀积铝铜合金淀积铝铜合金PVD3淀积氮化钛淀积氮化钛PVD4第十一层掩膜，金属刻蚀第十一层掩膜，金属刻蚀Figure 7-第一套钨通孔上第一层金属第一套钨通孔上第一层金属的的SEM显微照片显微照片Micrograph courtes

11、y of Integrated Circuit EngineeringTiN metal capMag.17,000 XTungsten plugMetal 1,AlFigure 7-十一、通孔十一、通孔2和钨塞和钨塞2的形成的形成制作通孔制作通孔2的主要步骤的主要步骤1ILD-2间隙填充间隙填充2ILD-2氧化物淀积氧化物淀积3ILD-2氧化物平坦化氧化物平坦化4第十二层掩膜，第十二层掩膜，ILD-2刻蚀刻蚀Figure 7-制作第二层钨塞的主要步骤制作第二层钨塞的主要步骤1金属淀积钛阻挡层金属淀积钛阻挡层PVD2淀积氮化钛淀积氮化钛CVD3淀积钨淀积钨CVD4磨抛钨磨抛钨Figure 7-

12、第一套钨通孔上第一层金属第一套钨通孔上第一层金属的的SEM显微照片显微照片Micrograph courtesy of Integrated Circuit EngineeringTiN metal capMag.17,000 XTungsten plugMetal 1,AlFigure 7-十二、第二层金属互连的形成十二、第二层金属互连的形成1淀积、刻蚀金属淀积、刻蚀金属22填充第三层层间介质间隙填充第三层层间介质间隙3淀积、平坦化淀积、平坦化ILD-3氧化物氧化物4刻蚀通孔刻蚀通孔3，淀积钛，淀积钛/氮化钛、钨，平坦化氮化钛、钨，平坦化Figure 7-十三、制作第三层金属直到制作压点和合

13、金十三、制作第三层金属直到制作压点和合金 重复工艺制作第三层和第四层金属后，完成第四层金属的刻蚀，紧接着利用薄膜工艺淀积第五层层间介质氧化物ILD-5见以下图。由于所刻印的结构比先前工艺中形成的0.25m尺寸要大很多，所以这一层介质不需要化学机械抛光。工艺的最后一步包括再次生长二氧化硅层第六层层间介质以及随后生长顶层氮化硅。这一层氮化硅称为钝化层。其目的是保护产品免受潮气、划伤以及沾污的影响。十四、参数测试十四、参数测试Figure 7-十四、参数测试十四、参数测试 硅片要进行两次测试以确定产品的功能可靠性：第一次测试在首层金属刻蚀完成后进行，第二次是在完成芯片制造的最后一步工艺后进行。Fig

14、ure 7-整个整个 0.18 m mm的的CMOS 剖面剖面Passivation layerBonding pad metalp+Silicon substrateLI oxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3 M-4Poly gatep-Epitaxial layerpp+n+ILD-6LI metalViapp+pp+n+n+Figure 7-微处理器剖面的微处理器剖面的SEM 显微照片显微照片Micrograph courtesy of Integrated Circuit EngineeringMag.18,250

15、 XFigure 7-9、静夜四无邻，荒居旧业贫。11月-2311月-23Sunday,November 26,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。03:28:0603:28:0603:2811/26/2023 3:28:06 AM11、以我独沈久，愧君相见频。11月-2303:28:0603:28Nov-2326-Nov-2312、故人江海别，几度隔山川。03:28:0603:28:0603:28Sunday,November 26,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。11月-2311月-2303:28:0603:28:06November 26,202314、他乡生白发，旧国见青山。2

16、6 十一月 20233:28:06 上午03:28:0611月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。十一月 233:28 上午11月-2303:28November 26,202316、行动出成果，工作出财富。2023/11/26 3:28:0603:28:0626 November 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。3:28:06 上午3:28 上午03:28:0611月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。11月-2311月-23Sunday,November 26,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。0

17、3:28:0603:28:0603:2811/26/2023 3:28:06 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。11月-2303:28:0603:28Nov-2326-Nov-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。03:28:0603:28:0603:28Sunday,November 26,202313、不知香积寺，数里入云峰。11月-2311月-2303:28:0603:28:06November 26,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十一月 20233:28:06 上午03:28:0611月-2315、楚塞三湘接

18、，荆门九派通。十一月 233:28 上午11月-2303:28November 26,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/11/26 3:28:0603:28:0626 November 202317、空山新雨后，天气晚来秋。3:28:06 上午3:28 上午03:28:0611月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。11月-2311月-23Sunday,November 26,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。03:28:0603:28:0603:2811/26/2023 3:28:06 AM11、越是没有本领的就越加自命非凡。11月-2303:28:060

19、3:28Nov-2326-Nov-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。03:28:0603:28:0603:28Sunday,November 26,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。11月-2311月-2303:28:0603:28:06November 26,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十一月 20233:28:06 上午03:28:0611月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十一月 233:28 上午11月-2303:28November 26,202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/11/26 3:28:0603:28:0626 November 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。3:28:06 上午3:28 上午03:28:0611月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉