CMOS制程教學(xué)講解課件

CMOS製程人名侯冠州職稱研究生單位彰化師範(fàn)大學(xué)機(jī)電所CMOS製程人名侯冠州1導(dǎo)論NMOS製程CMOS製程導(dǎo)論NMOS製程2

P-Si

一般的NMOS製程是採用＜100＞的P型矽晶片，因?yàn)橛休^低的表面缺陷，可以幫助我們在用讓氧化法製作閘氧化層時(shí)，獲得較佳的SiO2層NMOS製程

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P-Si

SiO2使用熱爐管，以加熱氧化的方式，在晶片的表面形成一層後約數(shù)百個(gè)?的SiO2層，因?yàn)镾i3N4本身對矽的附著能力並不理想，所以會(huì)在Si3N4與矽之間加入一層由SiO2所構(gòu)成的墊氧化層。

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P-Si

SiO2

Si3N4然後再用LPCVD的方式，把Si3N4沉積在剛剛長成的SiO2上。

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P-Si

SiO2Si3N4光阻將第一個(gè)光罩的圖案，轉(zhuǎn)移到光阻上面

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P-Si

SiO2Si3N4光阻然後利用蝕刻技術(shù)，將部份為被光阻保護(hù)的Si3N4層加以去除。註：一般是使用正片光阻

7LOCOS的隔離製程

P-Si

SiO2Si3N4光阻以硼為離子源，對整各晶片進(jìn)行硼原子的植入。註：劑量約1013/cm2左右LOCOS的隔離製程8

P-SiSi3N4FOXFOX經(jīng)光阻去除之後，送進(jìn)氧化爐館內(nèi)，以濕氣氧化法在含有水氣的環(huán)境中，進(jìn)行場氧化層的成長，而剛剛植入的磷離子藉著高溫?cái)U(kuò)散而往下趨入P+

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P-SiSi3N4FOXFOX因?yàn)樗肿优c氧對SI3N4角落的部分，依然有能力進(jìn)行水平方向的擴(kuò)散，所以有鳥嘴外觀的行程，這就是LOCOS製程的特殊現(xiàn)象。

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P-Si

FOXFOX完成場氧化層成長的步驟之後，Si3N4將以濕蝕刻的方式被剝除。

11用濕蝕刻法加以剝除墊氧化層，再用RCA把矽表面清洗，以保持矽表面的品質(zhì)。用濕蝕刻法加以剝除墊氧化層，再用RCA把矽表面清洗，以保持矽12

P-Si

FOXFOX再用乾式氧化法在表面上升成約100到250?的二氧化矽，作為閘氧化層。

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P-Si

FOXFOXPoly用厚約2000到3000?的多晶矽以LPCVD的方法沉積在表面上，再以熱擴(kuò)散法或離子植入的方法將磷或砷滲入多晶矽裡，以降低多晶矽層的電阻率，但這一步會(huì)使表面上因?yàn)檠醺锥珊鼙〉腜SG，所以要用HF或含有HF的混合溶液來清洗，是為了使接下來的矽化金屬層與多晶矽層有良好的接觸介面。

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P-Si

FOXFOXPolyWSix用LPCVD的方法所製作的矽化鎢沉積且覆蓋在多晶矽上面，因?yàn)榻饘俨牧匣蛭饘俨馁|(zhì)，對SiO2的附著能力一般不佳，所以中間要加一層多晶矽。

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P-Si

FOXFOXWSixPoly光阻把要定義MOS閘極主體的圖案轉(zhuǎn)到覆蓋在矽化鎢表面的光阻。

16用乾蝕刻機(jī)把沒有光阻保護(hù)的WSix與多晶矽一起加以去除，用乾蝕刻機(jī)把沒有光阻保護(hù)的WSix與多晶矽一起加以去除，17用H2SO4把光阻剝除。用H2SO4把光阻剝除。18以磷為離子源對整片晶片植入，濃度約1013/cm，主要是為了防止短通道效應(yīng)，而生成的LightlyDopedDrain，簡稱LDD。N-N-以磷為離子源對整片晶片植入，濃度約1013/c19N-N-把SiO2以CVD的方式，沉積在晶片的表面，然後可以用回火的方式還原被破壞的矽原子結(jié)構(gòu)。N-N-把SiO2以CVD的方式，沉積在晶片的20用乾蝕刻機(jī)以非等向性的蝕刻進(jìn)行間隙璧蝕刻。用乾蝕刻機(jī)以非等向性的蝕刻進(jìn)行間隙璧蝕刻。21以N+植入，濃度約1015/cm，為HeavyDoping。N-N+以N+植入，濃度約1015/cm，為HeavyD22BPSGBPSG我們通常使用玻態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（GlassTransitionTemperature）較低的BPSG沉積在金屬表面，來隔離金屬線與MOS元件的介電材料，BPSGBPSG我們通常使用玻態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（GlassTra23BPSGBPSG將晶片表面的BPSG加熱到玻態(tài)變轉(zhuǎn)溫度，使晶片表面的BPSG較平坦，這個(gè)步驟稱為”熱流（Flow）”。BPSGBPSG將晶片表面的BPSG加熱到玻態(tài)變轉(zhuǎn)溫度，使晶24BPSGBPSG光阻BPSGBPSG光阻25BPSGBPSG

BPSGBPSG26BPSGBPSG

metalBPSGBPSGmetal27BPSGBPSG

光阻BPSGBPSG光阻28保護(hù)層保護(hù)層29CMOS製程

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SiO2Si3N4光阻CMOS製程30

P-Si

SiO2Si3N4光阻Si3N4光阻

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SiO2Si3N4光阻Si3N4

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SiO2Si3N4光阻Si3N4

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SiO2Si3N4光阻Si3N4

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SiO2Si3N4光阻Si3N4

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N-well

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N-well

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N-well光阻FOX

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N-well光阻FOX

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N-wellFOX

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N-well光阻FOX

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N-wellFOX

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N-wellFOX保護(hù)層metalBPSGFOX

43CMOS製程人名侯冠州職稱研究生單位彰化師範(fàn)大學(xué)機(jī)電所CMOS製程人名侯冠州44導(dǎo)論NMOS製程CMOS製程導(dǎo)論NMOS製程45

P-Si

一般的NMOS製程是採用＜100＞的P型矽晶片，因?yàn)橛休^低的表面缺陷，可以幫助我們在用讓氧化法製作閘氧化層時(shí)，獲得較佳的SiO2層NMOS製程

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P-Si

SiO2使用熱爐管，以加熱氧化的方式，在晶片的表面形成一層後約數(shù)百個(gè)?的SiO2層，因?yàn)镾i3N4本身對矽的附著能力並不理想，所以會(huì)在Si3N4與矽之間加入一層由SiO2所構(gòu)成的墊氧化層。

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P-Si

SiO2

Si3N4然後再用LPCVD的方式，把Si3N4沉積在剛剛長成的SiO2上。

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P-Si

SiO2Si3N4光阻將第一個(gè)光罩的圖案，轉(zhuǎn)移到光阻上面

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P-Si

SiO2Si3N4光阻然後利用蝕刻技術(shù)，將部份為被光阻保護(hù)的Si3N4層加以去除。註：一般是使用正片光阻

50LOCOS的隔離製程

P-Si

SiO2Si3N4光阻以硼為離子源，對整各晶片進(jìn)行硼原子的植入。註：劑量約1013/cm2左右LOCOS的隔離製程51

P-SiSi3N4FOXFOX經(jīng)光阻去除之後，送進(jìn)氧化爐館內(nèi)，以濕氣氧化法在含有水氣的環(huán)境中，進(jìn)行場氧化層的成長，而剛剛植入的磷離子藉著高溫?cái)U(kuò)散而往下趨入P+

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P-SiSi3N4FOXFOX因?yàn)樗肿优c氧對SI3N4角落的部分，依然有能力進(jìn)行水平方向的擴(kuò)散，所以有鳥嘴外觀的行程，這就是LOCOS製程的特殊現(xiàn)象。

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P-Si

FOXFOX完成場氧化層成長的步驟之後，Si3N4將以濕蝕刻的方式被剝除。

54用濕蝕刻法加以剝除墊氧化層，再用RCA把矽表面清洗，以保持矽表面的品質(zhì)。用濕蝕刻法加以剝除墊氧化層，再用RCA把矽表面清洗，以保持矽55

P-Si

FOXFOX再用乾式氧化法在表面上升成約100到250?的二氧化矽，作為閘氧化層。

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P-Si

FOXFOXPoly用厚約2000到3000?的多晶矽以LPCVD的方法沉積在表面上，再以熱擴(kuò)散法或離子植入的方法將磷或砷滲入多晶矽裡，以降低多晶矽層的電阻率，但這一步會(huì)使表面上因?yàn)檠醺锥珊鼙〉腜SG，所以要用HF或含有HF的混合溶液來清洗，是為了使接下來的矽化金屬層與多晶矽層有良好的接觸介面。

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P-Si

FOXFOXPolyWSix用LPCVD的方法所製作的矽化鎢沉積且覆蓋在多晶矽上面，因?yàn)榻饘俨牧匣蛭饘俨馁|(zhì)，對SiO2的附著能力一般不佳，所以中間要加一層多晶矽。

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P-Si

FOXFOXWSixPoly光阻把要定義MOS閘極主體的圖案轉(zhuǎn)到覆蓋在矽化鎢表面的光阻。

59用乾蝕刻機(jī)把沒有光阻保護(hù)的WSix與多晶矽一起加以去除，用乾蝕刻機(jī)把沒有光阻保護(hù)的WSix與多晶矽一起加以去除，60用H2SO4把光阻剝除。用H2SO4把光阻剝除。61以磷為離子源對整片晶片植入，濃度約1013/cm，主要是為了防止短通道效應(yīng)，而生成的LightlyDopedDrain，簡稱LDD。N-N-以磷為離子源對整片晶片植入，濃度約1013/c62N-N-把SiO2以CVD的方式，沉積在晶片的表面，然後可以用回火的方式還原被破壞的矽原子結(jié)構(gòu)。N-N-把SiO2以CVD的方式，沉積在晶片的63用乾蝕刻機(jī)以非等向性的蝕刻進(jìn)行間隙璧蝕刻。用乾蝕刻機(jī)以非等向性的蝕刻進(jìn)行間隙璧蝕刻。64以N+植入，濃度約1015/cm，為HeavyDoping。N-N+以N+植入，濃度約1015/cm，為HeavyD65BPSGBPSG我們通常使用玻態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（GlassTransitionTemperature）較低的BPSG沉積在金屬表面，來隔離金屬線與MOS元件的介電材料，BPSGBPSG我們通常使用玻態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（GlassTra66BPSGBPSG將晶片表面的BPSG加熱到玻態(tài)變轉(zhuǎn)溫度，使晶片表面的BPSG較平坦，這個(gè)步驟稱為”熱流（Flow）”。BPSGBPSG將晶片表面的BPSG加熱到玻態(tài)變轉(zhuǎn)溫度，使晶67BPSGBPSG光阻BPSGBPSG光阻68BPSGBPSG

BPSGBPSG69BPSGBPSG

metalBPSGBPSGmetal70BPSGBPSG

光阻BPSGBPSG光阻71保護(hù)層保護(hù)層72CMOS製程

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SiO2Si3N4光阻CMOS製程73

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SiO2Si3N4光阻Si3N4光阻

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SiO2Si3N4光阻Si3N4

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SiO2Si3N4光阻Si3N4

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SiO2Si3N4光阻Si3N4