《IC工艺几种IC工艺流程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IC工艺几种IC工艺流程.ppt（46页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第五单元：集成技术简介,第十二章：几种IC工艺流程12.1.CMOS工艺,After studying the material in this chapter,you will be able to:Draw a diagram showing how a typical wafer flows in a sub-micron CMOS IC fab.画出典型的流程图Give an overview of the six major process areas and the sort/test area in the wafer fab.对6种主要工艺的应用和测试有大概的认识For eac
2、h of the 14 CMOS manufacturing steps,describe its primary purpose.描述CMOS工艺14个步骤的主要目的Discuss the key process and equipment used in each CMOS manufacturing step.能讨论每一步流程的关键工艺和设备,Major Fabrication Steps in MOS Process Flow,CMOS Process Flow,Overview of Areas in a Wafer FabDiffusionPhotolithographyEtchI
3、on ImplantThin FilmsPolish,Model of Typical Wafer Flow in a Sub-Micron CMOS IC Fab,Simplified Schematic of High-Temperature Furnace,Photolithography Bay in a Sub-micron Wafer Fab,Simplified Schematic of a Photolithography Processing Module,Simplified Schematic of Dry Plasma Etcher,Simplified Schemat
4、ic of Ion Implanter,Thin Film Metallization Bay,Simplified Schematics of CVD Processing System,Polish Bay in a Sub-micron Wafer Fab,Twin-well Implants双阱注入Shallow Trench Isolation 浅槽隔离Gate Structure多晶硅栅结构Lightly Doped Drain Implants轻掺杂漏注入Sidewall Spacer侧墙形成 Source/Drain Implants源/漏注入Contact Formation
5、接触孔形成,CMOS Manufacturing Steps,Local Interconnect局部互连Interlayer Dielectric to Via-1通孔1和金属塞1的形成First Metal Layer金属1互连Second ILD to Via-2通孔2和金属塞2的形成Second Metal Layer to Via-3金属2互连Metal-3 to Pad Etch金属3 压点形成Parametric Testing测试,CMOS Manufacturing Steps,n-well Formation 1-1,1、外延2、初始氧化：1000 C干氧，150；保护外延
6、层、介质屏蔽层、减少注入损伤、控制注入深度。3、第一层掩膜：由光刻胶作为离子注入的掩膜 4、n阱注入：200KeV高能磷（P）注入，结深1m。5、退火：先进行氧等离子体去胶；退火的目的有裸露的Si表面形成氧化阻挡层、再分布、杂质电激活、消除晶格损伤,p-well Formation 1-2,6、第二层掩膜：由光刻胶作为离子注入的掩蔽层；检测。7、p阱注入：硼（B）注入（能量较磷注入时底），倒置阱8、退火,STI Trench Etch,9、清洗10、1000 C干氧，150；保护外延层11、Si3N4膜淀积：750C LPCVD NH3+SiH2Cl2；保护有源区；CMP的阻挡材料12、第三层
7、掩膜：检测；由于特征尺寸减小，光刻难度增加。13、STI槽刻蚀：F基或Cl基等离子体刻蚀；检测台阶高度、特征尺 寸、和腐蚀缺陷,STI Oxide Fill,14、沟槽衬垫氧化：1000 C干氧，150；15|、沟槽CVD氧化物填充：可用高速淀积。,STI Formation,16、沟槽氧化抛光（CMP）：17、氮化物去除：热磷酸,Poly Gate Structure Process,18、去除氧化层：栅氧化前进行。19、栅氧化层生长：完成后立即进行多晶硅淀积（5000）20、第四层掩膜：光刻多晶硅栅；深紫外光刻；加抗反射涂层ARC；检测。21、多晶硅栅刻蚀：先进的各向异性的等离子刻蚀机。,
8、n-LDD Implant,22、第五层掩膜：光刻n-LDD注入区23、n-LDD注入：As离子低能、浅结注入24、去胶：,p-LDD Implant,26、第六层掩膜：光刻p-LDD注入区27、p-LDD注入：BF2离子低能、浅结注入,Side Wall Spacer Formation,28、淀积SiO2层：1000二氧化硅层；29、SiO2层反刻：先进的各向异性的等离子刻蚀机；无需光刻、并实现侧壁,n+Source/Drain Implant,30、第七层光刻：n+源/漏注入区光刻；31、源/漏注入：“中”能量As离子注入；实现自对准。,p+Source/Drain Implant,32
9、、第八层光刻：p+源/漏注入区光刻；33、源/漏注入：“中”能量B离子注入；实现自对准。34、退火：RTP，1000C，数秒钟；,Contact Formation,35、钛(Ti)的淀积：氩等离子体溅射Ti靶，（PVD）36、退火（合金）：700C，RTP；与Si形成TiSi2，与SiO2不反应。37、刻蚀金属钛：化学方法不腐蚀TiSi2，无需掩膜。,LI Oxide Dielectric Formation,38、Si3N4膜的CVD：作为阻挡层，保护有源区。39、掺杂氧化物膜的CVD：PSG（BPSG），提高介电特性，快速退火熔流平坦化。40、氧化层抛光：CMP工艺 8000。41、第九
10、层掩膜：局部互连刻蚀；形成窄沟槽定义互连金属路径。,LI Metal Formation,42、金属Ti膜淀积：PVD；充当金属W与SiO2间的黏合剂。43、氮化钛淀积：立即淀积于Ti膜表面，充当金属W 的扩散阻挡层。44、钨（W）淀积：CVD；不用Al的原因是，W能填充小孔，且抛光性好。45、磨抛W：CMP；除去介质膜上的W，完成“大马士革”工艺。,LI Oxide as a Dielectric for Inlaid LI Metal(Damascene)大马士革工艺,Via-1 Formation（多层金属布线间的通孔）,46、氧化物膜淀积：CVD；SiO247、氧化物膜的磨抛：CMP；
11、8000。48、第十层掩膜：光刻多层布线间的连接孔（0.25m)；检测,Plug-1 Formation,49、淀积Ti阻挡层：PVD；充当金属W与SiO2间的黏合剂。50、氮化钛淀积：CVD；立即淀积于Ti膜表面，充当金属W 的扩散阻挡层。51、淀积W：CVD；形成W塞（Plug）。52、磨抛钨：CMP；直到第一层的层间介质。,SEM Micrographs of Polysilicon,Tungsten LI and Tungsten Plugs,Metal-1 Interconnect Formation,53、金属Ti膜淀积：PVD。54、Al-Cu合金膜淀积：PVD。55、氮化钛膜淀
12、积：PVD；作为光刻的抗反射层。56、第十一层掩膜：刻金属，形成连线。,SEM Micrographs of First Metal Layer over First Set of Tungsten Vias,Via-2 Formation,57、ILD-2间隙填充：ILD-2的形成与第一层层间介质膜的制作相似，但需要先填充第一层金属刻出的间隙。通常是用高密度等离子体HDPCVD淀积空洞极少的致密氧化物。58、ILD-2氧化物淀积：PCVD；SiO259、ILD-2氧化物平坦化：磨抛60、第十二层掩膜：用等离子体刻蚀ILD-2氧化层通孔。,Plug-2 Formation,61、淀积Ti阻挡层
13、：PVD；充当金属W与SiO2间的黏合剂。62、氮化钛淀积：CVD；立即淀积于Ti膜表面，充当金属W 的扩散阻挡层。63、淀积W：CVD；形成W塞（Plug）。64、磨抛钨：CMP；直到第一层的层间介质。,Metal-2 Interconnect Formation,65、淀积、刻蚀金属2：66、填充第三层层间介质间隙：67、淀积、平坦化ILD-3氧化物：68、刻蚀通孔3、淀积钛/氮化钛、淀积钨、平坦化：69、。,Full 0.18 mm CMOS Cross Section,70、顶层氧化层：CVD71、顶层氮化硅：PVD、2000“钝化层”使芯片免受潮 气、划伤合沾污等影响72、后低温合金
14、：进一步加强金属互连；消除应力。,该工艺与0.18m工艺基本兼容!,SEM Micrograph of Cross-section of AMD Microprocessor,Wafer Electrical Test using a Micromanipulator Prober(Parametric Testing),要点:Draw a diagram showing how a typical wafer flows in a sub-micron CMOS IC fab.画出典型的流程图Give an overview of the six major process areas an
15、d the sort/test area in the wafer fab.对6种主要工艺的应用和测试有大概的认识For each of the 14 CMOS manufacturing steps,describe its primary purpose.描述CMOS工艺14个步骤的主要目的Discuss the key process and equipment used in each CMOS manufacturing step.能讨论每一步流程的关键工艺和设备,这是一个有电阻的STTL的局部版图。1)画出该版图构成的局部电路图。2)画出黑色直线位置的截面图。3)给出工艺流程。,1,2,3,
