CMOS制作基本工艺.doc

CMOS制作基本步骤 CMOS的制作步骤是需要经过一系列的复杂的化学和物理操作最终形成集成电路。而做为一名集成电路版图（ic layout）工程师，对于这个在半导体制造技术中具有代表性的CMOS工艺流程有个系统的了解是有很大帮助的。个人认为只有了解了工艺的版工才会在IC Layout的绘制中考虑到你所画的版图对流片产生的影响。 芯片制造厂（Fab）大概分为：扩散区，光刻区，刻蚀区，离子注入区，薄膜区和抛光区。扩散是针对高温工艺，光刻利用光刻胶在硅处表面刻印，刻蚀将光刻胶的图形复制在硅片上，离子注入对硅片掺杂，薄膜区淀积介质层和金属层，抛光主要是平坦化硅片的上表面。 简化的CMOS工艺由14个生产步骤组成：（1）双阱注入在硅片上生成N阱和P阱。（2）浅槽隔离用于隔离硅有源区。（3）通过生长栅氧化层、淀积多晶硅和刻印得到栅结构。（4）LDD注入形成源漏区的浅注入。（5）制作侧墙在随后的源、漏注入当中保护沟道。（6）中等能量的源、漏注入，形成的结深大于LDD的注入深度。（7）金属接触形成硅化物接触将金属钨和硅紧密结合在一起。（8）局部互连形成晶体管和触点间的第一层金属线。（9）第一层层间介质淀积，并制作连接局部互连金属和第一层金属的通孔1。（10）用于第一次金属刻蚀的第一层金属淀积金属三明治结构并刻印该层金属。（11）淀积第二层层间介质并制作通孔2。（12）第二层金属通孔3淀积第二层金属叠加结构，并淀积和刻蚀第三层层间介质。（13）第三层金属到压点刻蚀、合金化重复这些成膜工艺直到第五层金属压焊淀积完毕，随后是第六层层间介质和钝化层的制作。（14）最后一步工艺是参数测试，验证硅片上每一个管芯的可靠性。 在之前的文章中以一个PMOS和一个NMOS构成的反相器为例，简单的分步介绍了CMOS制作的基本步骤，整个流程就是对上述步骤的详细解说。不同的是（9）（10）被合在一起介绍，（11）（12）（13）被合在一起介绍，而（14）则没有列入到详解步骤中。这样CMOS制作步骤就对应到了以后10篇文章中： CMOS制作步骤（一）:双阱工艺 2011-3-3工艺流程双阱工艺 现在COMS工艺多采用的双阱工艺制作步骤主要表现为以下几个步骤： N阱的形成 （1）外延生长???? *外延层已经进行了轻的P型掺杂 （2）原氧化生长? 这一氧化层主要是a)保护表面的外延层免受污染，b)阻止了在注入过程中对（3）硅片过度损伤，c)作为氧化物层屏蔽层，有助于控制流放过程中杂质的注入深度 （4）第一层掩膜 ，n阱注入 （5）n阱注放（高能） （6）退火 退火后的四个结果： a)裸露的硅片表面生长了一层新的阴挡氧化层， b)高温使得杂质向硅中扩散 c)注入引入的损伤得到修复， d)杂质原子与硅原子间的共价键被激活，使得杂质原子成为晶格结构中的一部分。 P阱的形成 第二层掩膜， p阱注入? *P阱注入的掩膜与N阱注入的掩膜相反 P阱注入（高能） 退火 CMOS制作步骤（二）：浅槽隔离工艺（STI） 2010-11-28工艺流程STI、浅槽隔离工艺 相信很多在现在看工艺厂的相关文档时，会看到有些图上面标有STI的注释，STI是英文 shallow trench isolation的简称，翻译过来为 浅槽隔离 工艺。 STI通常用于0.25um以下工艺，通过利用氮化硅掩膜经过淀积、图形化、刻蚀硅后形成槽，并在槽中填充淀积氧化物，用于与硅隔离。 下面详细介绍一下浅槽隔离的步骤，主要包括：槽刻蚀、氧化物填充和氧化物平坦化。 槽刻蚀 （1）隔离氧化层。硅表面生长一层厚度约150埃氧化层；可以做为隔离层保护有源区在去掉氮化物的过程中免受化学沾污。 （2）氮化物淀积。硅表面生长一薄层氮化硅：a)由于氮化硅是坚固的掩膜材料，有助于在STI氧化物淀积过程中保护有源区 b)在CMP时充当抛光的阻挡材料。 （3）掩膜，浅槽隔离 （4）STI槽刻蚀。在经过上面的光刻之后把没有被光刻胶保护的区域用离子和强腐蚀性的化学物质刻蚀掉氮化硅、氧化硅和硅。需要注意的是会在沟槽倾斜的侧壁及圆滑的底面有助于提高填充的质量和隔离结构的电学特性 氧化物填充 沟槽衬垫氧化硅 硅片再次清洗和去氧化物等清洗工艺后，高温下在曝露的隔离槽侧壁上生长150埃的氧化层，用以阻止氧分子向有源区扩散。同时垫氧层也改善硅与沟槽填充氧化物之间的界面特性 （2）沟槽CVD氧化物填充 氧化物平坦化 （1）化学机械抛光 （2）氮化物去除 CMOS制作步骤（三）：多晶硅栅结构工艺 2011-8-3工艺流程gate、polysilicon 晶体管中的多晶硅栅(polysilicon gate)结构的制作是整个CMOS流程中最关键的一步，它的实现要经过栅氧层的形成和多晶硅栅刻蚀这两个基本过程，多晶硅栅的