22FabricationProcessFlow-BasicSteps(基本步骤).DOC

2.1簡介組員:吳坤益、張善鈞、王淳莆、吳耀群、張簡文昇在此章節裡，我們將談論基本的MOS晶片製造過程。此章節主要的目標並不在於詳細的討論矽晶圓的製造技術(那值得另外開設一門課程)而是將重點擺於製造流程大綱及各種處理步驟所產生的作用，而這些處理步驟會決定裝置及電路所表現的特性。接下來這章節顯示製作過程、電路設計過程和晶片性能有很強的關聯性。因此，電路設計師必須具備製作晶片的工作知識才可以做出有效的設計和為不同製造參量製造不同的晶片。還有，晶片設計師必須很了解製作過程用的不同種類的遮蔽物和掩蓋物如何在不同晶片上的運用 以下的討論將會注重于製作良好CMOS的科技，需要n MOS和p MOS電晶體建立在同一個晶片上。這些地區叫做阱(well)或者凹槽。一個p-well建立在n型態的結構上或是n-well建立在p型態的結構上,兩者只能取其一。在基本的n阱CMOS製造技術裡，N MOS電晶體被建造在p型態的基底裡並且P MOS電晶體被建造在n阱裡面，嵌入於p型態的基底裡，在雙凹槽c MOS技術裡,與基底相同型態的附加凹槽也能夠創造出最佳的設備。 被簡化的CMOS 在p- 型矽結合電路製造的處理順序如圖2.1。開始的過程以n-well 價帶的製造為pMOS 電晶體，由雜質滲入基體。然後，一種濃厚的氧化物增長在這個區塊環繞nMOS 和pMOS 激發帶。稀薄的氧化物隨後增長在通過熱做氧化作用的表面。這些步驟跟隨n+ 和p+ 價帶的產生(出口和通道停止滲電晶體) 並且最終採金屬法(金屬導線的創造)。 製造n-well區域 與 channel-stop區域 ↓ 擴張field oxide與 gate oxide(thin oxide) ↓ 沉澱並且摹製多晶矽層 ↓ 植入source與drain regions、基質電路接點 ↓ 製造contact windows， 沉澱並且摹製金屬層 圖2-1 只展示出主要製造的階段，簡化了製造n-well互補金器半導體物件與單多晶矽layer電路結合的製造過程。 第一次看到圖2-1所示的工作流程可能會覺得太過抽象，既然製造階段的細節沒被展示，那麼為了獲得能令人更了解半導體製造過程的內容，我們首先必須更仔細地去思考一些基礎過程。 Fabrication Process Flow - Basic Steps(基本步驟) 組員：吳宇婷.林佳緣.林子甯.楊怡華.楊皖婷.徐華蔓 注意各個處理步驟要求遮蔽物質(mask)被定義在特定的晶片上。因此整體電路會被看作為一套由摻雜的矽、多晶矽 、金屬和絕緣的二氧化矽的多層仿造。通常, 一層必須仿造在下層材料之前是應用在晶片。過程使用轉移模型到晶片上叫做石版印刷。因為各層數有它自己的獨特仿造要求, 所以每層數平版印刷的序列必須被重覆, 再使用在另一個面具。 說明製造步驟包含透過光微影術(optical lithography)仿造二氧化矽, 讓我們先審查流程顯示在圖2.2 。序列開始以熱的氧化矽表面, 大約1 個測微表厚度的氧化層, 例如, 被創造在基底(圖2.2(b)) 。整個氧化物表面用一層光阻劑(photoresist), 本質上是一個光敏, 抗酸的有機聚合物, 不能溶解在(developing solution )(圖2.2(c)) 。如果光阻劑(photoresist)材料暴露於紫外(紫外)光,被暴露的區域變得可溶解以便他們對蝕刻溶劑不再是有抵抗性。有選擇性地暴露光阻劑, 我們必須在曝光期間遮掩一些表面的面積。因此, 當上面有遮蔽的結構暴露於紫外光, 那些區域由不傳熱的隔離物保護。有些區域則會通過紫外光, 也就是說, 被暴露的光阻劑(photoresist)會變得可溶解(圖2.2(d)) 。 最初不能溶解的光阻劑(photoresist)在經過紫外光的暴露後變得可溶解的類型稱為正光阻劑(positive photoresist)。處理順序被顯示在圖2.2。另外有最初是可溶物的光阻劑在經過紫外光的暴露後變得不可溶解(硬化)的類型稱為負光阻劑(negative photoresist)。負光阻劑(negative photoresist)被使用在光微影技術 (Photolithography)過程中,不被保護的區域變得不能溶解, 但是被保護的區域可能由展開液隨後蝕刻。負光阻劑(negative photoresist)對光是敏感的, 但他們對光的圖型辨識比正面光阻劑(positive photoresist)低。所以,負光阻劑(negative photoresist)較少被使用在高密度集成的電路製造業。 在從事紫外曝光步中, 光阻劑(photoresist)未曝光的