集成电路制造工艺微电子.pptx

CMOS集成电路集成电路制造工艺制造工艺形成形成N阱阱?初始氧化初始氧化?淀淀积氮化硅氮化硅层?光刻光刻1版，定版，定义出出N阱阱?反反应离子刻离子刻蚀氮化硅氮化硅层?N阱离子注入，注磷阱离子注入，注磷形成形成P阱阱?在在N阱区生阱区生长厚氧化厚氧化层，其它区域被氮化硅，其它区域被氮化硅层保保护而不会被氧化而不会被氧化?去掉光刻胶及氮化硅去掉光刻胶及氮化硅层?P阱离子注入，注硼阱离子注入，注硼推阱推阱?退火退火驱入入?去掉去掉N阱区的氧化阱区的氧化层形成形成场隔离区隔离区?生生长一一层薄氧化薄氧化层?淀淀积一一层氮化硅氮化硅?光刻光刻场隔离区，非隔离隔离区，非隔离区被光刻胶保区被光刻胶保护起来起来?反反应离子刻离子刻蚀氮化硅氮化硅?场区离子注入区离子注入?热生生长厚的厚的场氧化氧化层?去掉氮化硅去掉氮化硅层形成多晶硅栅形成多晶硅栅?生长栅氧化层生长栅氧化层?淀积多晶硅淀积多晶硅?光刻多晶硅栅光刻多晶硅栅?刻蚀多晶硅栅刻蚀多晶硅栅形成硅化物形成硅化物?淀淀积氧化氧化层?反反应离子刻离子刻蚀氧化氧化层，形成，形成侧壁氧化壁氧化层?淀淀积难熔金属熔金属Ti或或Co等等?低温退火，形成低温退火，形成C-47相的相的TiSi2或或CoSi?去掉氧化去掉氧化层上的没有上的没有发生化学反生化学反应的的Ti或或Co?高温退火，形成低阻高温退火，形成低阻稳定的定的TiSi2或或CoSi2形成形成N管源漏区管源漏区?光刻，利用光刻胶将光刻，利用光刻胶将PMOS区保护起来区保护起来?离子注入磷或砷，形成离子注入磷或砷，形成N管源漏区管源漏区形成形成P管源漏区管源漏区?光刻，利用光刻胶将光刻，利用光刻胶将NMOS区保护起来区保护起来?离子注入硼，形成离子注入硼，形成P管源漏区管源漏区形成接触孔形成接触孔?化学气相淀化学气相淀积磷硅玻璃磷硅玻璃层?退火和致密退火和致密?光刻接触孔版光刻接触孔版?反反应离子刻离子刻蚀磷硅玻璃，形成接触孔磷硅玻璃，形成接触孔形成第一形成第一层金属金属?淀淀积金属金属钨(W)，形成，形成钨塞塞形成第一形成第一层金属金属?淀淀积金属金属层，如，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等合金等?光刻第一光刻第一层金属版，定金属版，定义出出连线图形形?反反应离子刻离子刻蚀金属金属层，形成互，形成互连图形形形成穿通接触孔形成穿通接触孔?化学气相淀化学气相淀积PETEOS?通通过化学机械抛光化学机械抛光进行平坦化行平坦化?光刻穿通接触孔版光刻穿通接触孔版?反反应离子刻离子刻蚀绝缘层，形成穿通接触孔，形成穿通接触孔形成第二形成第二层金属金属?淀淀积金属金属层，如，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等合金等?光刻第二光刻第二层金属版，定金属版，定义出出连线图形形?反反应离子刻离子刻蚀，形成第二，形成第二层金属互金属互连图形形合金合金 形成形成钝化化层?在低温条件下在低温条件下(小于小于300)淀淀积氮化硅氮化硅?光刻光刻钝化版化版?刻刻蚀氮化硅，形成氮化硅，形成钝化化图形形测试、封装，完成集成、封装，完成集成电路的制造工路的制造工艺CMOS集成集成电路一般采用路一般采用(100)晶向的硅材料晶向的硅材料AA双极集成电路双极集成电路制造工艺制造工艺制作埋制作埋层?初始氧化，初始氧化，热生生长厚度厚度约为5001000nm的氧化的氧化层?光刻光刻1#版版(埋埋层版版)，利用反，利用反应离子刻离子刻蚀技技术将光刻窗将光刻窗口中的氧化口中的氧化层刻刻蚀掉，并去掉光刻胶掉，并去掉光刻胶?进行大行大剂量量As+注入并退火，形成注入并退火，形成n+埋埋层双极集成电路工艺双极集成电路工艺生生长n型外延型外延层?利用利用HF腐腐蚀掉硅片表面的氧化掉硅片表面的氧化层?将硅片放入外延炉中将硅片放入外延炉中进行外延，外延行外延，外延层的厚度和的厚度和掺杂浓度一般由器件的用途决定度一般由器件的用途决定形成横向氧化物隔离区形成横向氧化物隔离区?热生生长一一层薄氧化薄氧化层，厚度，厚度约50nm?淀淀积一一层氮化硅，厚度氮化硅，厚度约100nm?光刻光刻2#版版(场区隔离版区隔离版形成横向氧化物隔离区形成横向氧化物隔离区?利用反利用反应离子刻离子刻蚀技技术将光刻窗口中的氮化将光刻窗口中的氮化硅硅层-氧化氧化层以及一半的外延硅以及一半的外延硅层刻刻蚀掉掉?进行硼离子注入行硼离子注入形成横向氧化物隔离区形成横向氧化物隔离区?去掉光刻胶，把硅片放入氧化炉氧化，形成去掉光刻胶，把硅片放入氧化炉氧化，形成厚的厚的场氧化氧化层隔离区隔离区?去掉氮化硅去掉氮化硅层形成基区形成基区?光刻光刻3#版版(基区版基区版)，利用光刻胶将收集区遮，利用光刻胶将收集区遮挡住，暴露出基区住，暴露出基区?基区离子注入硼基区离子注入硼形成接触孔：形成接触孔：?光刻光刻4#版版(基区接触孔版基区接触孔版)?进行大行大剂量硼离子注入量硼离子注入?刻刻蚀掉接触孔中的氧化掉接触孔中的氧化层形成形成发射区射区?光刻光刻5#版版(发射区版射区版)，利用光刻胶将基极接触，利用光刻胶将基极接触孔保孔保护起来，暴露出起来，暴露出发射极和集射极和集电极接触孔极接触孔?进行低能量、高行低能量、高剂量的砷离子注入，形成量的砷离子注入，形成发射射区和集区和集电区区金属化金属化?淀淀积金属，一般是金属，一般是铝或或Al-Si、Pt-Si合金等合金等?光刻光刻6#版版(连线版版)，形成金属互，形成金属互连线合金：使合金：使Al与接触孔中的硅形成良好的欧与接触孔中的硅形成良好的欧姆接触，一般是在姆接触，一般是在450、N2-H2气氛下气氛下处理理2030分分钟形成形成钝化化层?在低温条件下在低温条件下(小于小于300)淀淀积氮化硅氮化硅?光刻光刻7#版版(钝化版化版)?刻刻蚀氮化硅，形成氮化硅，形成钝化化图形形接触与互连接触与互连Al是目前集成是目前集成电路工路工艺中最常用的金中最常用的金属互属互连材料材料但但Al连线也存在一些比也存在一些比较严重的重的问题?电迁移迁移严重、重、电阻率偏高、浅阻率偏高、浅结穿透等穿透等Cu连线工工艺有望从根本上解决有望从根本上解决该问题?IBM、Motorola等已等已经开开发成功成功目前，互目前，互连线已已经占到芯片占到芯片总面面积的的7080%；且；且连线的的宽度越来越窄，度越来越窄，电流密度迅速增加流密度迅速增加几个概念几个概念?场区区?有源区有源区栅结构材料构材料?Al-二氧化硅二氧化硅结构构?多晶硅多晶硅-二氧化硅二氧化硅结构构?难熔金属硅化物熔金属硅化物/多晶硅多晶硅-二氧化硅二氧化硅结构构Salicide工工艺?淀淀积多晶硅、刻多晶硅、刻蚀并形成并形成侧壁氧壁氧化化层；?淀淀积Ti或或Co等等难熔金属熔金属?RTP并并选择腐腐蚀侧壁氧化壁氧化层上的上的金属；金属；?最后形成最后形成Salicide结构构隔离技术隔离技术PN结隔离结隔离场区隔离场区隔离绝缘介质隔离绝缘介质隔离沟槽隔离沟槽隔离LOCOS隔离工艺隔离工艺沟槽隔离工艺集集成成电路路封封装装工工艺流流程程各种封各种封装装类型型示意示意图 集成电路工艺小结集成电路工艺小结前工序前工序?图形形转换技技术：主要包括光刻、：主要包括光刻、刻刻蚀等技等技术?薄膜制薄膜制备技技术：主要包括外延、：主要包括外延、氧化、化学气相淀氧化、化学气相淀积、物理气相、物理气相淀淀积(如如溅射、蒸射、蒸发)等等?掺杂技技术：主要包括：主要包括扩散和离子散和离子注入等技注入等技术 集成电路工艺小结集成电路工艺小结后工序后工序?划片划片?封装封装?测试?老化老化?筛选 集成电路工艺小结集成电路工艺小结辅助工序助工序?超超净厂房技厂房技术?超超纯水、高水、高纯气体制气体制备技技术?光刻掩膜版制光刻掩膜版制备技技术?材料准材料准备技技术作作 业业设计制制备NMOSFET的的工工艺，并画出流程，并画出流程图