版图设计师培训第3章版图设计
邓军勇
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029-********
CMOS集成电路版图
第三章版图设计
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6CMOS VLSI制造工艺简介晶体管版图简介
分层和连接
工艺设计规则
纵向连接图
通用设计步骤
电路在芯片上的工作模拟
CMOS 集成电路版图
10’45’’-13’52’’
video
CMOS集成电路版图
contact diff metal1metal2
ndiff
pdiff
nwell
poly
via
CMOS集成电路版图
metal2
via
metal1
contact
poly
ndiff pdiff
nwell
diff
内容
CMOS集成电路版图
硅工艺概述及CMOS工艺流程
材料生长与淀积
刻蚀
设计规则
硅工艺概述及CMOS工艺流程CMOS集成电路版图
硅晶圆
确定晶体管的基底区域
形成并绘制多晶硅栅的图案
确定有源区
为接触孔开孔
确定互连层
用钝化层覆盖芯片
为连线绑定形成钝化层开孔
CMOS集成电路版图
晶体生长是把半导体级硅的多晶块转换
成一块大的单晶硅。把多晶转变成一个大
单晶，给与正确的定向和适量的P型或者N
型掺杂，称为单晶硅的生长。85%的单晶
是CZ法生产出来的.
直拉法（CZ 法）
CZ 拉单晶炉
掺杂
杂质控制
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籽晶
熔融多晶硅
热屏蔽水套
单晶硅
石英坩锅
碳加热部件
单晶拉伸与转动机械
坩埚籽晶单晶
CMOS 集成电路版图
为了在最后得到所需电阻率的晶体，掺杂材料被加到
拉单晶炉的熔体中，晶体生长中最常用的掺杂杂质是
生产p型硅的三价硼或者生产n型硅的五价磷。硅中的
掺杂浓度范围可以用字母和上标来表示，如下表所示
浓度 (Atoms/cm3)
杂质材料类
型
< 1014
(极轻掺杂)
1014 to 1016
(轻掺杂)
1016 to 1019
(中掺杂)
>1019
(重掺杂)
五价n n--n-n n+三价p p--p-p p+
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video
CMOS集成电路版图
晶体生长整形切片磨片
抛光
倒角
清洗
检查
包装
video
CMOS集成电路版图
video
CMOS集成电路版图
Wafer
硅工艺概述及CMOS工艺流程CMOS 集成电路版图
Yield Silicon wafer showing die sites.
RETURN
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N阱的形成
外延的形成：外延就是在单晶衬底上淀积一层薄的单晶层。外延层与衬底有完全相同的晶格结构，但是纯度更高，晶格的缺陷更少。
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(a) 有外延层的初始圆片
1）首先生长外延层，再生长SiO
2
层，其厚度以离子注入不能穿透为原则。
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N阱的形成
N阱注入：掩膜版决定哪些区域进行注入得到N阱，通过涂胶、甩胶、光刻、显影，将N阱的区域显示出来，而光刻胶图形覆盖了硅片上的特定区域，将其保护起来免于离子注入。
粒子注入后，然后将去掉硅片上的胶，随后经过一些列化学湿法清洗去除残留在硅片上的光刻胶以及其他的杂质。
退火：经过清洗后的硅片将被转移到扩散区，经过清洗后进入到退火炉。退火产生：
裸露的硅片生长出一层新的阻挡氧化层。
高温使得杂质向硅中扩散；
注入引起的伤害得到恢复；
激活杂质和硅之间的共价键。
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(b) 在p外延层中形成n阱
2）用n阱的掩膜版进行光刻，用离子注入法掺杂磷或砷，形成n阱
氧化炉
(c) 用氮化物/氧化物确定有源区，硅片刻蚀3）用氧化工艺生长薄二氧
化硅层；用淀积工艺淀积
Si3N4，用有源区的掩膜版光刻有源区，为场区开出窗口。
CMOS 集成电路版图
(e) 表面去除氮化物/氧化物5）去除有源区上的氮化硅和二氧化硅保护层。
(d) 场氧生长4）利用氧化工艺在场区生长出厚二氧化硅层