集成电路工艺范例.ppt

第 四 章 集成电路制造工艺 CMOS集成电路制造工艺 形成N阱 初始氧化 淀积氮化硅层 光刻1版，定义出N阱 反应离子刻蚀氮化硅层 N阱离子注入，注磷 形成P阱 在N阱区生长厚氧化层，其它区域被氮化硅层保护而不会被氧化 去掉光刻胶及氮化硅层 P阱离子注入，注硼 推阱 退火驱入 去掉N阱区的氧化层 形成场隔离区 生长一层薄氧化层 淀积一层氮化硅 光刻场隔离区，非隔离区被光刻胶保护起来 反应离子刻蚀氮化硅 场区离子注入 热生长厚的场氧化层 去掉氮化硅层 形成硅化物 淀积氧化层 反应离子刻蚀氧化层，形成侧壁氧化层 淀积难熔金属Ti或Co等 低温退火，形成C-47相的TiSi2或CoSi 去掉氧化层上的没有发生化学反应的Ti或Co 高温退火，形成低阻稳定的TiSi2或CoSi2 形成接触孔 化学气相淀积磷硅玻璃层 退火和致密 光刻接触孔版 反应离子刻蚀磷硅玻璃，形成接触孔 形成第一层金属 淀积金属钨(W)，形成钨塞 形成第一层金属 淀积金属层，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等 光刻第一层金属版，定义出连线图形 反应离子刻蚀金属层，形成互连图形 形成穿通接触孔 化学气相淀积PETEOS 通过化学机械抛光进行平坦化 光刻穿通接触孔版 反应离子刻蚀绝缘层，形成穿通接触孔 形成第二层金属 淀积金属层，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等 光刻第二层金属版，定义出连线图形 反应离子刻蚀，形成第二层金属互连图形 合金 形成钝化层 在低温条件下(小于300℃)淀积氮化硅 光刻钝化版 刻蚀氮化硅，形成钝化图形 测试、封装，完成集成电路的制造工艺 CMOS集成电路一般采用(100)晶向的硅材料 双极集成电路制造工艺 制作埋层 初始氧化，热生长厚度约为500～1000nm的氧化层 光刻1#版(埋层版)，利用反应离子刻蚀技术将光刻窗口中的氧化层刻蚀掉，并去掉光刻胶 进行大剂量As+注入并退火，形成n+埋层 生长n型外延层 利用HF腐蚀掉硅片表面的氧化层 将硅片放入外延炉中进行外延，外延层的厚度和掺杂浓度一般由器件的用途决定 形成横向氧化物隔离区 热生长一层薄氧化层，厚度约50nm 淀积一层氮化硅，厚度约100nm 光刻2#版(场区隔离版 形成横向氧化物隔离区 利用反应离子刻蚀技术将光刻窗口中的氮化硅层-氧化层以及一半的外延硅层刻蚀掉 进行硼离子注入 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，形成厚的场氧化层隔离区 去掉氮化硅层 形成基区 光刻3#版(基区版)，利用光刻胶将收集区遮挡住，暴露出基区 基区离子注入硼 形成接触孔： 光刻4#版(基区接触孔版) 进行大剂量硼离子注入 刻蚀掉接触孔中的氧化层 形成发射区 光刻5#版(发射区版)，利用光刻胶将基极接触孔保护起来，暴露出发射极和集电极接触孔 进行低能量、高剂量的砷离子注入，形成发射区和集电区 金属化 淀积金属，一般是铝或Al-Si、Pt-Si合金等 光刻6#版(连线版)，形成金属互连线 合金：使Al与接触孔中的硅形成良好的欧姆接触，一般是在450℃、N2-H2气氛下处理20～30分钟 形成钝化层 在低温条件下(小于300℃)淀积氮化硅 光刻7#版(钝化版) 刻蚀氮化硅，形成钝化图形 接触与互连 Al是目前集成电路工艺中最常用的金属互连材料 但Al连线也存在一些比较严重的问题 电迁移严重、电阻率偏高、浅结穿透等 Cu连线工艺有望从根本上解决该问题 IBM、Motorola等已经开发成功 目前，互连线已经占到芯片总面积的70～80%；且连线的宽度越来越窄，电流密度迅速增加 几个概念 场区 有源区 栅结构材料 Al-二氧化硅结构 多晶硅-二氧化硅结构 难熔金属硅化物/多晶硅-二氧化硅结构 Salicide工艺 淀积多晶硅、刻蚀并形成侧壁氧化层； 淀积Ti或Co等难熔金属 RTP并选择腐蚀侧壁氧化层上的金属； 最后形成Salicide结构 隔离技术 PN结隔离 场区隔离 绝缘介质隔离 沟槽隔离 集成电路封装工艺流程 各种封装类型 示意图 集成电路工艺小结 前工序 图形转换技术：主要包括光刻、刻蚀等技术 薄膜制备技术：主要包括外延、氧化、化学气相淀积、物理气相淀积(如溅射、蒸发) 等 掺杂技术：主要包括扩散和离子注入等技术 集成电路工艺小结 后工序 划片 封装 测试 老化 筛选 集成电路工艺小结 辅助工序 超净厂房技术 超纯水、高纯气体制备技术 光刻掩膜版制备技术 材料准备技术 作 业 设计制备NMOSFET的工艺，并画出流程图 LOCOS隔离工艺 沟槽隔离工艺 * * 形成多晶硅栅 生长栅氧化层 淀积多晶硅 光刻多晶硅栅 刻蚀多晶硅栅 形成N管源漏区 光刻，利用光刻胶将PMOS区保护起来 离子注入磷或砷，形成N管源漏区 形成P管源漏区 光刻，利