IC工藝幾種IC工藝流程演示文稿

IC工藝幾種IC工藝流程演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Afterstudyingthematerialinthischapter,youwillbeableto:Drawadiagramshowinghowatypicalwaferflowsinasub-micronCMOSICfab.

畫(huà)出典型的流程圖Giveanoverviewofthesixmajorprocessareasandthesort/testareainthewaferfab.

對(duì)6種主要工藝的應(yīng)用和測(cè)試有大概的認(rèn)識(shí)Foreachofthe14CMOSmanufacturingsteps,describeitsprimarypurpose.

描述CMOS工藝14個(gè)步驟的主要目的DiscussthekeyprocessandequipmentusedineachCMOSmanufacturingstep. 能討論每一步流程的關(guān)鍵工藝和設(shè)備

目前二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)MajorFabricationStepsinMOSProcessFlowOxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPowerIonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPower目前三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)CMOSProcessFlowOverviewofAreasinaWaferFabDiffusionPhotolithographyEtchIonImplantThinFilmsPolish

目前四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)ModelofTypicalWaferFlow

inaSub-MicronCMOSICFabTest/SortImplantDiffusionEtchPolishPhotoCompletedWaferUnpatternedWaferWaferStartThinFilmsWaferFabrication(front-end)目前五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SimplifiedSchematicofHigh-TemperatureFurnaceGasflowcontrollerTemperaturecontrollerPressurecontrollerHeater1Heater2Heater3ExhaustProcessgasQuartztubeThree-zoneHeatingElementsTemperature-settingvoltagesThermocouplemeasurements目前六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)PhotolithographyBayinaSub-micronWaferFab目前七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)LoadStationVaporPrimeSoftBakeCoolPlateCoolPlateHardBakeTransferStationResistCoatDevelop-RinseEdge-BeadRemovalWaferTransferSystemWaferCassettesWaferStepper(Alignment/ExposureSystem)SimplifiedSchematicofaPhotolithographyProcessingModule目前八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SimplifiedSchematicofDryPlasmaEtchere-e-R+Glowdischarge(plasma)GasdistributionbaffleHigh-frequencyenergyFlowofbyproductsandprocessgasesAnodeelectrodeElectromagneticfieldFreeelectronIonsheathChamberwallPositiveionEtchantgasenteringgasinletRFcoaxcablePhotonWaferCathodeelectrodeRadicalchemicalVacuumlineExhausttovacuumpumpVacuumgaugee-目前九頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SimplifiedSchematicofIonImplanterIonsourceAnalyzingmagnetAccelerationcolumnBeamlinetubeIonbeamPlasmaGraphiteProcesschamberScanningdiskMassresolvingslitHeavyionsGascabinetFilamentExtractionassemblyLighterions目前十頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)ThinFilmMetallizationBay目前十一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SimplifiedSchematicsofCVDProcessingSystemCapacitive-coupledRFinputSusceptorHeatlampsWaferGasinletExhaustChemicalvapordepositionProcesschamberCVDclustertool目前十二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)PolishBayinaSub-micronWaferFab目前十三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Twin-wellImplants 雙阱注入ShallowTrenchIsolation 淺槽隔離GateStructure 多晶硅柵結(jié)構(gòu)LightlyDopedDrainImplants 輕摻雜漏注入SidewallSpacer 側(cè)墻形成Source/DrainImplants 源/漏注入ContactFormation 接觸孔形成PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+ILD-6LImetalViap+p+n+n+n+2314567891011121314CMOSManufacturingSteps

目前十四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)LocalInterconnect 局部互連InterlayerDielectrictoVia-1 通孔1和金屬塞1的形成FirstMetalLayer 金屬1互連SecondILDtoVia-2 通孔2和金屬塞2的形成SecondMetalLayertoVia-3 金屬2互連Metal-3toPadEtch 金屬3壓點(diǎn)形成ParametricTesting 測(cè)試PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+ILD-6LImetalViap+p+n+n+n+2314567891011121314CMOSManufacturingSteps

目前十五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)n-wellFormation1-11、外延2、初始氧化：1000C干氧，~150?；保護(hù)外延層、介 質(zhì)屏蔽層、減少注入損傷、控制注入深度。3、第一層掩膜：由光刻膠作為離子注入的掩膜4、n阱注入：~200KeV高能磷（P）注入，結(jié)深~1m。5、退火：先進(jìn)行氧等離子體去膠；退火的目的有裸露的Si 表面形成氧化阻擋層、再分布、雜質(zhì)電激 活、消除晶格損傷目前十六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)p-wellFormation1-26、第二層掩膜：由光刻膠作為離子注入的掩蔽層；檢測(cè)。7、p阱注入：硼（B）注入（能量較磷注入時(shí)底），倒置阱8、退火目前十七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)STITrenchEtch9、清洗10、1000C干氧，~150?；保護(hù)外延層11、Si3N4膜淀積：~750CLPCVDNH3+SiH2Cl2；保護(hù)有源區(qū)； CMP的阻擋材料12、第三層掩膜：檢測(cè)；由于特征尺寸減小，光刻難度增加。13、STI槽刻蝕：F基或Cl基等離子體刻蝕；檢測(cè)臺(tái)階高度、特征尺寸、和腐蝕缺陷目前十八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)STIOxideFill14、溝槽襯墊氧化：1000C干氧，~150?；15|、溝槽CVD氧化物填充：可用高速淀積。目前十九頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)STIFormation16、溝槽氧化拋光（CMP）：17、氮化物去除：熱磷酸目前二十頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)PolyGateStructureProcess18、去除氧化層：柵氧化前進(jìn)行。19、柵氧化層生長(zhǎng)：完成后立即進(jìn)行多晶硅淀積（~5000?）20、第四層掩膜：光刻多晶硅柵；深紫外光刻；加抗反射涂層ARC；檢測(cè)。21、多晶硅柵刻蝕：先進(jìn)的各向異性的等離子刻蝕機(jī)。目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)n-LDDImplant22、第五層掩膜：光刻n-LDD注入?yún)^(qū)23、n-LDD注入：As離子低能、淺結(jié)注入24、去膠：目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)p-LDDImplant26、第六層掩膜：光刻p-LDD注入?yún)^(qū)27、p-LDD注入：BF2離子低能、淺結(jié)注入目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SideWallSpacerFormation28、淀積SiO2層：1000?二氧化硅層；29、SiO2層反刻：先進(jìn)的各向異性的等離子刻蝕機(jī)； 無(wú)需光刻、并實(shí)現(xiàn)側(cè)壁目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)n+Source/DrainImplant30、第七層光刻：n+源/漏注入?yún)^(qū)光刻；31、源/漏注入：“中”能量As離子注入；實(shí)現(xiàn)自對(duì)準(zhǔn)。目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)p+Source/DrainImplant32、第八層光刻：p+源/漏注入?yún)^(qū)光刻；33、源/漏注入：“中”能量B離子注入；實(shí)現(xiàn)自對(duì)準(zhǔn)。34、退火：RTP，~1000C，數(shù)秒鐘；目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)ContactFormation35、鈦(Ti)的淀積：氬等離子體濺射Ti靶，（PVD）36、退火（合金）：~700C，RTP；與Si形成TiSi2， 與SiO2不反應(yīng)。37、刻蝕金屬鈦：化學(xué)方法不腐蝕TiSi2，無(wú)需掩膜。目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)LIOxideDielectricFormation38、Si3N4膜的CVD：作為阻擋層，保護(hù)有源區(qū)。39、摻雜氧化物膜的CVD：PSG（BPSG），提高介電特性，快速退 火—熔流—平坦化。40、氧化層拋光：CMP工藝~8000?。41、第九層掩膜：局部互連刻蝕；形成窄溝槽定義互連金屬路徑。目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)LIMetalFormation42、金屬Ti膜淀積：PVD；充當(dāng)金屬W與SiO2間的黏合劑。43、氮化鈦淀積：立即淀積于Ti膜表面，充當(dāng)金屬W的擴(kuò)散阻擋層。44、鎢（W）淀積：CVD；不用Al的原因是，W能填充小孔，且拋光性好。45、磨拋W：CMP；除去介質(zhì)膜上的W，完成“大馬士革”工藝。目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)LIOxideasaDielectricforInlaidLIMetal(Damascene)大馬士革工藝目前三十頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Via-1Formation（多層金屬布線(xiàn)間的通孔）46、氧化物膜淀積：CVD；SiO247、氧化物膜的磨拋：CMP；~8000?。48、第十層掩膜：光刻多層布線(xiàn)間的連接孔（＜0.25m)；檢測(cè)目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Plug-1Formation49、淀積Ti阻擋層：PVD；充當(dāng)金屬W與SiO2間的黏合劑。50、氮化鈦淀積：CVD；立即淀積于Ti膜表面，充當(dāng)金屬W的擴(kuò)散阻 擋層。51、淀積W：CVD；形成W塞（Plug）。52、磨拋鎢：CMP；直到第一層的層間介質(zhì)。目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SEMMicrographsofPolysilicon,TungstenLIandTungstenPlugsPolysiliconTungstenLITungstenplugMag.17,000X目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Metal-1InterconnectFormation53、金屬Ti膜淀積：PVD。54、Al-Cu合金膜淀積：PVD。55、氮化鈦膜淀積：PVD；作為光刻的抗反射層。56、第十一層掩膜：刻金屬，形成連線(xiàn)。目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)SEMMicrographsofFirstMetalLayeroverFirstSetofTungstenViasTiNmetalcapMag.17,000XTungstenplugMetal1,Al目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Via-2Formation57、ILD-2間隙填充：ILD-2的形成與第一層層間介質(zhì)膜的制作相似， 但需要先填充第一層金屬刻出的間隙。通常是用高密 度等離子體HDPCVD淀積空洞極少的致密氧化物。58、ILD-2氧化物淀積：PCVD；SiO259、ILD-2氧化物平坦化：磨拋60、第十二層掩膜：用等離子體刻蝕ILD-2氧化層通孔。目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Plug-2Formation61、淀積Ti阻擋層：PVD；充當(dāng)金屬W與SiO2間的黏合劑。62、氮化鈦淀積：CVD；立即淀積于Ti膜表面，充當(dāng)金屬W的擴(kuò)散阻 擋層。63、淀積W：CVD；形成W塞（Plug）。64、磨拋鎢：CMP；直到第一層的層間介質(zhì)。目前三十七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Metal-2InterconnectFormation65、淀積、刻蝕金屬2：66、填充第三層層間介質(zhì)間隙：67、淀積、平坦化ILD-3氧化物：68、刻蝕通孔3、淀積鈦/氮化鈦、淀積鎢、平坦化：69、。。。。。。目前三十八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十四點(diǎn)Full0.18mmCMOSCrossSectionPassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+n+ILD-6LImetalViap+p+n+n+70、頂層氧化層：CVD71、頂層氮化硅：PVD、2000?“鈍化層”使芯片免受潮氣、劃傷合沾污等影響72、后低溫合金：進(jìn)一步加強(qiáng) 金屬互連；