集成電路工藝

1、CMOS集成電路集成電路制造工藝制造工藝形成形成N阱阱?初始氧化初始氧化?淀積氮化硅層淀積氮化硅層?光刻光刻1版，定義出版，定義出N阱阱?反應(yīng)離子刻蝕氮化硅層反應(yīng)離子刻蝕氮化硅層?N阱離子注入，注磷阱離子注入，注磷形成形成P阱阱? 在在N阱區(qū)生長厚氧化層，其它區(qū)域被氮化硅阱區(qū)生長厚氧化層，其它區(qū)域被氮化硅層保護(hù)而不會被氧化層保護(hù)而不會被氧化?去掉光刻膠及氮化硅層去掉光刻膠及氮化硅層? P阱離子注入，注硼阱離子注入，注硼推阱推阱?退火驅(qū)入退火驅(qū)入?去掉去掉N阱區(qū)的氧化層阱區(qū)的氧化層形成場隔離區(qū)形成場隔離區(qū)?生長一層薄氧化層生長一層薄氧化層?淀積一層氮化硅淀積一層氮化硅?光刻場隔離區(qū)，非隔離光刻場

2、隔離區(qū)，非隔離區(qū)被光刻膠保護(hù)起來區(qū)被光刻膠保護(hù)起來?反應(yīng)離子刻蝕氮化硅反應(yīng)離子刻蝕氮化硅?場區(qū)離子注入場區(qū)離子注入?熱生長厚的場氧化層熱生長厚的場氧化層?去掉氮化硅層去掉氮化硅層形成多晶硅柵形成多晶硅柵? 生長柵氧化層生長柵氧化層? 淀積多晶硅淀積多晶硅? 光刻多晶硅柵光刻多晶硅柵? 刻蝕多晶硅柵刻蝕多晶硅柵形成硅化物形成硅化物?淀積氧化層淀積氧化層?反應(yīng)離子刻蝕氧化層，形成側(cè)壁氧化層反應(yīng)離子刻蝕氧化層，形成側(cè)壁氧化層?淀積難熔金屬淀積難熔金屬Ti或或Co等等?低溫退火，形成低溫退火，形成C-47相的相的TiSi2或或CoSi?去掉氧化層上的沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的去掉氧化層上的沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的T

3、i或或Co?高溫退火，形成低阻穩(wěn)定的高溫退火，形成低阻穩(wěn)定的TiSi2或或CoSi2形成形成N管源漏區(qū)管源漏區(qū)?光刻，利用光刻膠將光刻，利用光刻膠將PMOS區(qū)保護(hù)起來區(qū)保護(hù)起來?離子注入磷或砷，形成離子注入磷或砷，形成N管源漏區(qū)管源漏區(qū)形成形成P管源漏區(qū)管源漏區(qū)?光刻，利用光刻膠將光刻，利用光刻膠將NMOS區(qū)保護(hù)起來區(qū)保護(hù)起來?離子注入硼，形成離子注入硼，形成P管源漏區(qū)管源漏區(qū)形成接觸孔形成接觸孔? 化學(xué)氣相淀積磷硅玻璃層化學(xué)氣相淀積磷硅玻璃層?退火和致密退火和致密?光刻接觸孔版光刻接觸孔版?反應(yīng)離子刻蝕磷硅玻璃，形成接觸孔反應(yīng)離子刻蝕磷硅玻璃，形成接觸孔形成第一層金屬形成第一層金屬?淀積金屬

4、鎢淀積金屬鎢(W)，形成鎢塞，形成鎢塞形成第一層金屬形成第一層金屬?淀積金屬層，如淀積金屬層，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等合金等?光刻第一層金屬版，定義出連線圖形光刻第一層金屬版，定義出連線圖形?反應(yīng)離子刻蝕金屬層，形成互連圖形反應(yīng)離子刻蝕金屬層，形成互連圖形形成穿通接觸孔形成穿通接觸孔?化學(xué)氣相淀積化學(xué)氣相淀積PETEOS?通過化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行平坦化通過化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行平坦化?光刻穿通接觸孔版光刻穿通接觸孔版?反應(yīng)離子刻蝕絕緣層，形成穿通接觸孔反應(yīng)離子刻蝕絕緣層，形成穿通接觸孔形成第二層金屬形成第二層金屬?淀積金屬層，如淀積金屬層，如Al-Si、Al-Si-Cu合金等合金等?光刻第二

5、層金屬版，定義出連線圖形光刻第二層金屬版，定義出連線圖形?反應(yīng)離子刻蝕，形成第二層金屬互連圖形反應(yīng)離子刻蝕，形成第二層金屬互連圖形合金合金 形成鈍化層形成鈍化層? 在低溫條件下在低溫條件下(小于小于300)淀積氮化硅淀積氮化硅? 光刻鈍化版光刻鈍化版? 刻蝕氮化硅，形成鈍化圖形刻蝕氮化硅，形成鈍化圖形測試、封裝，完成集成電路的制造工藝測試、封裝，完成集成電路的制造工藝CMOS集成電路一般采用集成電路一般采用(100)晶向的硅材料晶向的硅材料AA雙極集成電路雙極集成電路制造工藝制造工藝制作埋層制作埋層?初始氧化，熱生長厚度約為初始氧化，熱生長厚度約為5001000nm的氧化層的氧化層?光刻光刻1

6、#版版(埋層版埋層版)，利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)將光刻窗，利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)將光刻窗口中的氧化層刻蝕掉，并去掉光刻膠口中的氧化層刻蝕掉，并去掉光刻膠?進(jìn)行大劑量進(jìn)行大劑量As+注入并退火，形成注入并退火，形成n+埋層埋層雙極集成電路工藝雙極集成電路工藝生長生長n型外延層型外延層?利用利用HF腐蝕掉硅片表面的氧化層腐蝕掉硅片表面的氧化層?將硅片放入外延爐中進(jìn)行外延，外延層的厚度和摻雜將硅片放入外延爐中進(jìn)行外延，外延層的厚度和摻雜濃度一般由器件的用途決定濃度一般由器件的用途決定形成橫向氧化物隔離區(qū)形成橫向氧化物隔離區(qū)?熱生長一層薄氧化層，厚度約熱生長一層薄氧化層，厚度約50nm?淀積一層氮化硅，厚度

7、約淀積一層氮化硅，厚度約100nm?光刻光刻2#版版(場區(qū)隔離版場區(qū)隔離版形成橫向氧化物隔離區(qū)形成橫向氧化物隔離區(qū)?利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)將光刻窗口中的氮化利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)將光刻窗口中的氮化硅層硅層-氧化層以及一半的外延硅層刻蝕掉氧化層以及一半的外延硅層刻蝕掉?進(jìn)行硼離子注入進(jìn)行硼離子注入形成橫向氧化物隔離區(qū)形成橫向氧化物隔離區(qū)?去掉光刻膠，把硅片放入氧化爐氧化，形成去掉光刻膠，把硅片放入氧化爐氧化，形成厚的場氧化層隔離區(qū)厚的場氧化層隔離區(qū)?去掉氮化硅層去掉氮化硅層形成基區(qū)形成基區(qū)?光刻光刻3#版版(基區(qū)版基區(qū)版)，利用光刻膠將收集區(qū)遮，利用光刻膠將收集區(qū)遮擋住，暴露出基區(qū)擋住，暴露出基區(qū)?

8、基區(qū)離子注入硼基區(qū)離子注入硼形成接觸孔：形成接觸孔：?光刻光刻4#版版(基區(qū)接觸孔版基區(qū)接觸孔版)?進(jìn)行大劑量硼離子注入進(jìn)行大劑量硼離子注入?刻蝕掉接觸孔中的氧化層刻蝕掉接觸孔中的氧化層形成發(fā)射區(qū)形成發(fā)射區(qū)?光刻光刻5#版版(發(fā)射區(qū)版發(fā)射區(qū)版)，利用光刻膠將基極接觸，利用光刻膠將基極接觸孔保護(hù)起來，暴露出發(fā)射極和集電極接觸孔孔保護(hù)起來，暴露出發(fā)射極和集電極接觸孔?進(jìn)行低能量、高劑量的砷離子注入，形成發(fā)射進(jìn)行低能量、高劑量的砷離子注入，形成發(fā)射區(qū)和集電區(qū)區(qū)和集電區(qū)金屬化金屬化?淀積金屬，一般是鋁或淀積金屬，一般是鋁或Al-Si、Pt-Si合金等合金等?光刻光刻6#版版(連線版連線版)，形成金屬互

9、連線，形成金屬互連線合金：使合金：使Al與接觸孔中的硅形成良好的歐與接觸孔中的硅形成良好的歐姆接觸，一般是在姆接觸，一般是在450、N2-H2氣氛下處氣氛下處理理2030分鐘分鐘形成鈍化層形成鈍化層?在低溫條件下在低溫條件下(小于小于300)淀積氮化硅淀積氮化硅?光刻光刻7#版版(鈍化版鈍化版)?刻蝕氮化硅，形成鈍化圖形刻蝕氮化硅，形成鈍化圖形接觸與互連接觸與互連Al是目前集成電路工藝中最常用的金是目前集成電路工藝中最常用的金屬互連材料屬互連材料但但Al連線也存在一些比較嚴(yán)重的問題連線也存在一些比較嚴(yán)重的問題?電遷移嚴(yán)重、電阻率偏高、淺結(jié)穿透等電遷移嚴(yán)重、電阻率偏高、淺結(jié)穿透等Cu連線工藝有望

10、從根本上解決該問題連線工藝有望從根本上解決該問題?IBM、Motorola等已經(jīng)開發(fā)成功等已經(jīng)開發(fā)成功目前，互連線已經(jīng)占到芯片總面積的目前，互連線已經(jīng)占到芯片總面積的7080%；且連線的寬度越來越窄，；且連線的寬度越來越窄，電流密度迅速增加電流密度迅速增加幾個概念幾個概念?場區(qū)場區(qū)?有源區(qū)有源區(qū)柵結(jié)構(gòu)材料柵結(jié)構(gòu)材料?Al-二氧化硅結(jié)構(gòu)二氧化硅結(jié)構(gòu)?多晶硅多晶硅-二氧化硅結(jié)構(gòu)二氧化硅結(jié)構(gòu)?難熔金屬硅化物難熔金屬硅化物/多晶硅多晶硅-二氧化硅結(jié)構(gòu)二氧化硅結(jié)構(gòu)Salicide工藝工藝?淀積多晶硅、刻淀積多晶硅、刻蝕并形成側(cè)壁氧蝕并形成側(cè)壁氧化層；化層；?淀積淀積Ti或或Co等難等難熔金屬熔金屬?RT

11、P并選擇腐蝕并選擇腐蝕側(cè)壁氧化層上的側(cè)壁氧化層上的金屬；金屬；?最后形成最后形成Salicide結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)隔離技術(shù)隔離技術(shù)PN結(jié)隔離結(jié)隔離場區(qū)隔離場區(qū)隔離絕緣介質(zhì)隔離絕緣介質(zhì)隔離溝槽隔離溝槽隔離LOCOS隔離工藝隔離工藝溝槽隔離工藝集集成成電電路路封封裝裝工工藝藝流流程程各種封各種封裝類型裝類型示意圖示意圖 集成電路工藝小結(jié)集成電路工藝小結(jié)前工序前工序?圖形轉(zhuǎn)換技術(shù)：主要包括光刻、圖形轉(zhuǎn)換技術(shù)：主要包括光刻、刻蝕等技術(shù)刻蝕等技術(shù)?薄膜制備技術(shù)：主要包括外延、薄膜制備技術(shù)：主要包括外延、氧化、化學(xué)氣相淀積、物理氣相氧化、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積淀積(如濺射、蒸發(fā)如濺射、蒸發(fā)) 等等?摻雜技術(shù)：主要包括擴(kuò)散和離子摻雜技術(shù)：主要包括擴(kuò)散和離子注入等技術(shù)注入等技術(shù) 集成電路工藝小