N阱硅栅CMOS集成电路制造工艺流程
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cmos集成电路工艺的大致步骤CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)集成电路工艺是一种制造集成电路的常用工艺。
下面介绍CMOS集成电路工艺的大致步骤。
首先,制备单晶硅。
单晶硅是CMOS集成电路的基础材料。
在制备单晶硅之前,需要在硅片上形成一个氧化层,称为硅背面的保护层。
然后,使用化学腐蚀或机械磨削的方法将硅片的一个表面做成光滑的,这一面被称为取样面。
接下来,将硅片放入高温炉中,在高温下通过化学气相沉积(CVD)或热分解反应,使硅原子重新排列成为单晶结构,形成单晶硅。
第二步,形成场效应晶体管(MOSFET)。
在硅片上的一层绝缘层上,使用光刻和蚀刻工艺形成形成了沉积原料(多晶硅或金属)的通道区域和源极、漏极。
接下来,在通道区域上形成控制门极层,通常由多晶硅制成。
通过控制掺杂和退火工艺,形成了MOSFET的结构。
第三步,形成互连层。
互连层是将各个元件和器件连接在一起的重要层。
通过光刻和蚀刻工艺,在互连层上形成了铜或铝等金属导线。
接下来,使用化学机械研磨(CMP)工艺将金属导线表面的不平整部分平整化,以确保连接的良好质量。
第四步,形成金属引脚。
在最上面的互连层上,使用光刻和蚀刻工艺形成金属引脚。
这些引脚是与外部设备和器件连接的通道,为集成电路的输入和输出提供接口。
最后一步,进行封装和测试。
在制造工艺的最后阶段,将芯片通过芯片封装技术封装到塑料或金属外壳中,以保护芯片。
然后进行电性能测试,以确保芯片的质量和功能。
总的来说,CMOS集成电路工艺经历了单晶硅制备、MOSFET形成、互连层和金属引脚制造以及封装和测试等阶段。
这些步骤是制造高性能CMOS芯片不可或缺的环节。
了解这些步骤对于理解CMOS集成电路工艺的流程和原理以及相关技术的应用具有重要的指导意义。
研究生课程报告题目CMOS制造工艺流程介绍学生姓名鲁力指导教师学院物理与电子学院专业班级电子1602班研究生院制2017年4月CMOS制造工艺流程介绍CMOS的制作过程需要经过一系列复杂的化学和物理操作过程最后形成具有特定功能的集成电路。
而做为一名集成电路专业的学生,如果对于半导体制造技术中具有代表性的CMOS制造工艺流程有个简单的了解,那么对将来进入集成电路行业是有很大帮助的。
同时我也认为只有了解了CMOS的工艺才会在硬件电路设计中考虑到设计对实际制造的影响。
通过查找相关资料,我发现CMOS制造工艺流程非常复杂,经过前面学者的简化主要由14个步骤组成,如下所示:(1)双阱工艺注入在硅片上生成N阱和P阱。
(2)浅槽隔离工艺隔离硅有源区。
(3)多晶硅栅结构工艺得到栅结构。
(4)轻掺杂(LDD)漏注入工艺形成源漏区的浅注入。
(5)侧墙的形成保护沟道。
(6)源漏(S/D)注入工艺形成的结深大于LDD的注入深度。
(7)接触(孔)形成工艺在所有硅的有源区形成金属接触。
(8)局部互连(LI)工艺。
(9)通孔1和钨塞1的形成(10)金属1(M1)互连的形成。
(11)通孔2和钨塞2的形成。
(12)金属2(M2)互连的形成。
(13)制作金属3直到制作压点及合金。
(14)工艺是参数测试,验证硅片上每一个管芯的可靠性。
由于这个CMOS制造工艺的流程太复杂,我主要对其中的部分重要工艺做一些介绍。
1、双阱注入工艺我们都知道n阱工艺是指在N阱CMOS工艺采用轻掺杂P型硅晶圆片作为衬底,在衬底上做出N阱,用于制作PMOS晶体管,而在P型硅衬底上制作NMOS 晶体管;而p阱工艺是指在p阱CMOS工艺采用N型单晶硅作为衬底,在衬底上做出p阱,用于制作nMOS晶体管,而在n型硅衬底上制作pMOS晶体管。
如果要双阱注入在硅片上生成N阱和P阱。
那么只能N阱工艺和P阱工艺结合在双阱cmos工艺采用p型硅晶圆片作为衬底,在衬底上做出N阱,用于制作PMOS晶体管,在衬底上做出p阱,用于制作nMOS晶体管。
CMOS集成电路制造工艺流程1.基片准备:首先,需要准备高纯度的单晶硅基片作为制造芯片的基础材料。
基片表面通常会进行一系列的清洗和处理,以去除表面杂质和产生理想的衬底特性。
2.薄膜生长:接下来,通过物理气相沉积(PECVD)或化学气相沉积(CVD)等技术,在基片上生长一层薄膜,通常是二氧化硅(SiO2)。
薄膜的厚度通常在几十到几百纳米之间,并且质量必须高,以确保后续工艺的正常进行。
3.图案定义:在薄膜上通过光刻技术进行图案定义,使用光刻机将特定的图案暴光到光刻胶上,然后进行显影处理。
这个步骤决定了后续步骤中哪些区域要进行哪些加工。
4.布线和刻蚀:接下来使用化学蚀刻或物理蚀刻的方法,通过刻蚀掉光刻胶外的区域来准确复制先前定义的图案。
在此步骤中,使用金属源进行布线,通常使用铝来作为集成电路的导线。
5.离子注入:通过离子注入技术向基片中注入特定的杂质元素,用于控制硅基片的电导特性。
这个步骤通常称为“掺杂”。
6.高温热处理:接下来,将基片放入高温炉中进行退火处理,以促进离子的扩散和杂质的激活,从而改善器件的性能。
7.金属连接:在这一步骤中,使用金属源进行导线的连接,通常使用铝或铜来制作导线的上层金属化。
8.封装和测试:最后,将芯片进行封装,通常使用塑料封装或陶瓷封装。
封装是将芯片与外部电路连接的关键一步。
完成封装后,芯片需要进行测试,以确认芯片的功能和性能。
总结起来,CMOS集成电路制造工艺流程包括基片准备、薄膜生长、图案定义、布线和刻蚀、离子注入、高温热处理、金属连接、封装和测试等步骤。
这些步骤需要精确的工艺参数和严格的质量控制,以确保制造出高质量的集成电路产品。
N 阱硅栅CMOS 集成电路制造工艺的主要流程
(1)生长一层SiO 2。
(2)在SiO 2上涂光刻胶,光刻N 阱掺杂窗口(一次光刻)。
(3)用HF 刻蚀窗口处的SiO 2,去胶。
(4)在窗口处注入N 型杂质。
(5)形成N 阱,去除硅片上的SiO 2。
(6)生长一层SiO 2,再生长一层Si 3N 4。
光刻场区(二次光刻),刻蚀场区的Si 3N 4,去胶。
由
于Si 3N 4和Si 之间的应力较大,而SiO 2与Si 和Si 3N 4之间的应力较小,所以用SiO 2作为过渡层。
(7)生长场区SiO 2(场氧)。
CMOS 工艺之所以不象NMOS 工艺那样直接生长场氧,一是因为
CMOS 工艺比NMOS 工艺出现得晚,更先进;二是因为生长场氧时间很长,会消耗很多硅,这样会使有源区边缘产生很高的台阶,给以后台阶覆盖带来困难,台阶太高会产生覆盖死角。
(8)去除Si 3N 4和有源区处的SiO 2。
(9)重新生长一层薄薄的SiO 2(栅氧)。
(10)生长一层多晶硅。
(11)光刻多晶硅栅极(三次光刻)。
(12)刻蚀栅极以外的多晶硅,去胶。
(13)光刻P +离子注入窗口(四次光刻),刻蚀窗口处的SiO 2,去胶。
在窗口处注入P 型杂质,
形成PMOS 的源漏区和衬底欧姆接触。
生长SiO 2。
(14)光刻N +离子注入窗口(五次光刻),刻蚀窗口处的SiO 2,去胶。
在窗口处注入N 型杂质,
形成NMOS 的源漏区和阱欧姆接触。
(15)生长一层SiO 2。
(16)光刻接触孔(六次光刻),刻蚀接触孔处的SiO 2,去胶。
(17)生长一层金属,光刻金属引线(七次光刻)。
(18)刻蚀引线外的金属,去胶。
(19)淀积钝化层。