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CMOS集成电路工艺体硅CMOS工艺设计中阱工艺的选择(1) p阱工艺实现CMOS电路的工艺技术有多种。
CMOS是在PMOS工艺技术基础上于1963年发展起来的，因此采用在n型衬底上的p阱制备NMOS器件是很自然的选择。
由于氧化层中正电荷的作用以及负的金属(铝)栅与衬底的功函数差，使得在没有沟道离子注入技术的条件下，制备低阈值电压(绝对值)的PMOS器件和增强型NMOS器件相当困难。
于是，采用轻掺杂的n型衬底制备PMOS器件，采用较高掺杂浓度扩散的p阱做NMOS器件，在当时成为最佳的工艺组合。
考虑到空穴的迁移率比电子迁移率要低近2倍多，且迁移率的数值是掺杂浓度的函数(轻掺杂衬底的载流子迁移率较高)。
因此，采用p阱工艺有利于CMOS电路中两种类型器件的性能匹配，而尺寸差别较小。
p阱CMOS经过多年的发展，已成为成熟的主要的CMOS工艺。
与NMOS工艺技术一样，它采用了硅栅、等平面和全离子注入技术。
(2) n阱工艺为了实现与LSI的主流工艺增强型/耗层型(E/D)的完全兼容，n阱CMOS工艺得到了重视和发展。
它采用E/D NMOS的相同的p型衬底材料制备NMOS器件，采用离子注入形成的n阱制备PMOS器件，采用沟道离子注入调整两种沟遭器件的阈值电压。
n阱CMOS工艺与p阱CMOS工艺相比有许多明显的优点。
首先是与E/D NMOS工艺完全兼容，因此，可以直接利用已经高度发展的NMOS工艺技术；其次是制备在轻掺杂衬底上的NMOS的性能得到了最佳化--保持了高的电子迁移率，低的体效应系数，低的n+结的寄生电容，降低了漏结势垒区的电场强度，从而降低了电子碰撞电离所产生的电流等。
这个优点对动态CMOS电路，如时钟CMOS电路，多米诺电路等的性能改进尤其明显。
这是因为在这些动态电路中仅采用很少数目的PMOS器件，大多数器件是NMOS型。
另外由于电子迁移率较高，因而n阱的寄生电阻较低；碰撞电离的主要来源—电子碰撞电离所产生的衬底电流，在n 阱CMOS中通过较低寄生电阻的衬底流走。
微电子技术经验综合实践P阱CMOS芯片制作工艺设计微电子技术经验综合实践是一个非常重要的环节，它能够让我们将课堂上学到的知识真正应用到实际生产中。
在这个综合实践中，我选择了P 阱CMOS芯片制作工艺设计作为我的主题。
下面我将详细介绍我在这个实践过程中所做的工作。
首先，我进行了对P阱CMOS芯片制作工艺设计的相关研究。
通过查阅大量的文献资料和学习课堂上的知识，我了解到P阱CMOS芯片制作工艺设计是将P阱工艺和CMOS工艺相结合，以实现高性能、低功耗和高集成度的芯片设计。
在这个过程中，我学习了P阱工艺的基本原理和CMOS 工艺的基本流程，并深入了解了P阱CMOS芯片制作中各个工艺步骤的原理和要点。
接下来，我进行了P阱CMOS芯片制作工艺设计的实践操作。
首先，我根据设计要求，使用EDA软件绘制了P阱CMOS芯片的布图。
然后，我根据布图设计，确定了P阱CMOS芯片的工艺流程，并制定了详细的工艺参数和工艺步骤。
在实践过程中，我特别注意了P阱区域的掺杂和沉积工艺，以及与P阱区域相关的金属电极和接线的设计和制作。
在进行实践操作的同时，我还进行了相关的测试和分析。
通过使用测试仪器和设备，我对制作好的P阱CMOS芯片进行了电学测试和物理性能的评估。
我关注了P阱CMOS芯片的功耗、速度、噪声等性能指标，并进行了数据统计和分析。
通过这些测试和分析，我能够判断制作的P阱CMOS芯片是否符合设计要求，以及可以进一步优化和改进的地方。
最后，我对整个实践过程进行了总结和反思。
通过这个实践过程，我深入了解了P阱CMOS芯片制作工艺设计的原理和方法，并提高了设计和操作的能力。
同时，我也认识到了在实践中遇到的问题和困难，以及解决问题的方法。
在未来的学习和工作中，我将继续努力，不断提高自己的技能和能力。
总的来说，P阱CMOS芯片制作工艺设计是一个非常有挑战性和有意义的实践项目。
通过这个实践项目，我不仅学到了很多理论知识，还提高了实践操作技能。
cmos三阱工艺CMOS三阱工艺是一种常用的半导体工艺，用于制造集成电路中的CMOS器件。
CMOS是互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）的缩写，是一种常见的逻辑电路设计和制造技术。
CMOS三阱工艺中的“三阱”指的是分别用于形成NMOS（n型金属氧化物半导体）和PMOS（p型金属氧化物半导体）的三个区域。
这三个区域分别是源区、漏区和栅极区。
源区和漏区是用来连接电流的输入和输出的区域，而栅极区则用来控制电流流动。
CMOS三阱工艺的制造过程首先是在硅基底上制造出NMOS的源、漏和栅极区域。
然后，在这些区域上进行掺杂，使得源和漏区域具有所需的电性。
接下来，通过光刻和蚀刻等步骤，将栅极区域暴露出来，并在其上形成栅极层。
最后，通过多道次的沉积金属、刻蚀和退火等步骤，形成源、漏和栅极的电极连接。
CMOS三阱工艺的优点之一是具有低功耗。
由于CMOS器件的结构特点，当电路不工作时，几乎不会耗电。
这使得CMOS器件在集成电路中得到广泛应用，尤其是在低功耗电子设备中。
另一个优点是具有较高的抗干扰能力。
CMOS器件的结构使得其能够有效抵御外界的电磁干扰和噪声。
这使得CMOS器件在通信和数据传输领域中表现出色。
CMOS三阱工艺还具有制造成本低、速度快等特点。
CMOS器件的制造过程相对简单，成本较低。
同时，由于CMOS器件的结构特点，其开关速度较快，能够满足现代电子设备对高速运算的需求。
然而，CMOS三阱工艺也存在一些缺点。
其中之一是器件尺寸受限。
由于制造工艺的限制，CMOS器件的尺寸在纳米级以下变得困难。
这导致了器件的集成度有限，限制了电子器件的功能和性能。
另一个缺点是CMOS器件的功耗随着工作频率的提高而增加。
当电路工作频率较高时，由于电流的流动速度增加，功耗也相应增加。
这对于高性能计算设备和移动设备等功耗敏感的应用来说是一个挑战。
总的来说，CMOS三阱工艺是一种常用的制造集成电路中CMOS器件的工艺。
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。
p阱CMOS芯片制作工艺设计目录一．设计参数要求 (2)二．设计内容 (3)1：PMOS管的器件特性参数设计计算。
(3)2：NMOS管参数设计及计算。
(4)3：p阱CMOS芯片制作的工艺实施方案； (5)工艺流程 (5)4．光刻工艺及流程图(典型接触式曝光工艺流程为例) (12)5：掺杂工艺参数计算； (14)P阱参杂工艺计算 (14)②PMOS参杂工艺计算 (15)③NMOS参杂工艺计算 (16)三：工艺实施方案 (17)四、参考资料 (24)五：心得体会 (24)一．设计参数要求1. 特性指标要求：n沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTn=0.5V, 漏极饱和电流IDsat≥1mA, 漏源饱和电压VDsat≤3V，漏源击穿电压BVDS=35V, 栅源击穿电压BVGS≥25V, 跨导gm≥2mS, 截止频率fmax≥3GHz（迁移率µn=600cm2/V·s）p沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTp= -1V, 漏极饱和电流IDsat≥1mA, 漏源饱和电压VDsat≤3V，漏源击穿电压BVDS=35V, 栅源击穿电压BVGS=≥25V, 跨导gm≥0.5mS, 截止频率fmax≥1GHz（迁移率µp=220cm2/V·s）2. 结构参数参考值：N型硅衬底的电阻率为20cm；垫氧化层厚度约为600 Å；氮化硅膜厚约为1000 Å；P阱掺杂后的方块电阻为3300/，结深为5~6m；NMOS管的源、漏区磷掺杂后的方块电阻为25/，结深为0.3~0.5m；PMOS管的源、漏区硼掺杂后的方块电阻为25/，结深为0.3~0.5m；场氧化层厚度为1m；栅氧化层厚度为500 Å；多晶硅栅厚度为4000 ~5000 Å。
二．设计内容1：PMOS管的器件特性参数设计计算.由得Å ,则得再由，式中（VGS-VT）≥VDS(sat)，得又，得阈值电压取发现当时符合要求,又得2：NMOS管参数设计及计算。
因为,其中，6×，所以Å饱和电流：，式中（VGS-VT）≥VDS(sat)，IDsat≥1mA 故可得宽长比：由可得宽长比：取nmos衬底浓度为查出功函数差及掺杂浓度的关系可知：取发现当时；符合要求又可知故取3：p阱CMOS芯片制作的工艺实施方案；工艺流程1：衬底制备。
由于NMOS管是直接在衬底上形成，所以为防止表面反型，掺杂浓度一般高于阈值电压所要求的浓度值，其后还要通过硼离子注入来调节。
CMOS器件对界面电荷特别敏感，衬底及二氧化硅的界面态应尽可能低，因此选择晶向为<100>的P型硅做衬底，电阻率约为20Ω•CM 2：初始氧化。
为阱区的选择性刻蚀和随后的阱区深度注入做工艺准备。
阱区掩蔽氧化介质层的厚度取决于注入和退火的掩蔽需要。
这是P阱硅栅CMOS集成电路的制造工艺流程序列的第一次氧化。
3：阱区光刻。
是该款P阱硅栅CMOS集成电路制造工艺流程序列的第一次光刻。
若采用典型的常规湿法光刻工艺，应该包括：涂胶，前烘，压板，曝光，显影，定影，坚膜，腐蚀。
去胶等诸工序。
阱区光刻的工艺要求是刻出P阱区注入参杂，完成P型阱区注入的窗口4：P阱注入。
是该P阱硅栅COMS集成电路制造工艺流程序列中的第一次注入参杂。
P阱注入工艺环节的工艺要求是形成P阱区。
5：剥离阱区氧化层。
6：热生长二氧化硅缓冲层。
消除Si-Si3N4界面间的应力，第二次氧化。
7：LPCVD制备Si3N4介质。
8：有源区光刻：即第二次光刻9：N沟MOS管场区光刻。
10：N沟MOS管场区P+注入。
第二次注入。
N沟MOS管场区P+的注入首要目的是增强阱区上沿位置处的隔离效果。
同时，场区注入还具有以下附加作用：A 场区的重掺杂注入客观上阻断了场区寄生mos管的工作B 重掺杂场区是横向寄生期间失效而一直了闩锁效应：C 场区重掺杂将是局部的阱区电极接触表面的金—半接触特性有所改善。
11：局部氧化第三次氧化，生长场区氧化层12：剥离Si3N4层及SiO2缓冲层。
13：热氧化生长栅氧化层。
14：P沟MOS管沟道区光刻。
15：P沟MOS管沟道区注入16：生长多晶硅。
17：刻蚀多晶硅栅18：涂覆光刻胶。
19：刻蚀P沟MOS管区域的胶膜。
20：注入参杂P沟MOS管区域。
21：涂覆光刻胶。
22：刻蚀N沟MOS管区域的胶膜23：注入参杂N沟MOS管区域24：生长磷硅玻璃PSG。
25：引线孔光刻26：真空蒸铝。
27：铝电极反刻P阱硅栅CMOS反相器单元的管芯制造工艺流程4．光刻工艺及流程图(典型接触式曝光工艺流程为例)⑴氧化生长⑵曝光⑶氧化层刻蚀⑷P阱注入⑸形成P阱⑹氮化硅的刻蚀⑺场氧的生长⑻去除氮化硅⑼栅氧的生长⑽生长多晶硅⑾刻蚀多晶硅⑿N＋离子注入⒀P+离子注入⒁生长磷化硅玻璃PSG⒂光刻接触孔⒃刻铝⒄钝化保护层淀积5：掺杂工艺参数计算；P阱参杂工艺计算由P阱的方块电阻可计算出B注入的补偿杂质剂量。
由衬底电阻率20Ω·cm查表得。
P阱结深5μm 则补偿杂质浓度=。
及比较可以忽略，故，注入剂量为。
取注入能量E=45KeV则查图表得离子注入后采用快速热退火使杂质充分活化和晶格损伤降至最低。
最后在T=1200℃下进行有限表面源扩散达到结深要求。
当T=1200℃时=。
此时所需要的时间为124min根据最小掩蔽膜公式对于CMOS器件：T=1200℃时可以解出最小氧化膜厚度应为。
对于实际器件，掩蔽膜厚度应为的1.5～2倍。
故，氧化膜厚度可取1.24μm。
②PMOS参杂工艺计算PMOS管的源、漏区硼掺杂后的方块电阻为25/，则可解得注入的补偿杂质剂量为。
衬底参杂浓度为，计算的，它的值可以忽略。
取注入能量为则查图表得及。
可计算出结深0.451。
随后在T=950℃条件下采用热退火处理12min使其结深达到要求，杂质浓度分布均匀。
在此条件下，可由最小掩蔽膜厚度公式计算所需多晶硅膜厚度。
当掩蔽效率达到99.999%时，查图表得出集体参数，计算的最小多晶硅膜厚度为3194Å4000Å。
③NMOS参杂工艺计算NMOS管的源、漏区硼掺杂后的方块电阻为25/，则可解得注入的补偿杂质剂量为。
P阱的电阻率ρ。
查表知。
计算得，它的值可以忽略。
取注入能量为则查图表得及。
可计算出结深0.402。
随后在T=950℃条件下采用热退火处理12min使其结深达到要求，杂质浓度分布均匀。
在此条件下，可由最小掩蔽膜厚度公式计算所需多晶硅膜厚度。
当掩蔽效率达到99.999%时，查图表得出集体参数，计算的最小多晶硅膜厚度为3494Å4000Å。
三：工艺实施方案工艺步骤工艺名称工艺目的设计目标结构参数工艺方法工艺条件1衬底制备衬底制备电阻率20Ω·cm晶向<100>2一次氧化外延为形成P阱提供掩厚度1.24干氧—湿氧—干氧均在1200℃下。
干氧15min湿氧135min蔽膜干氧15min3一次光刻为硼扩散提供窗口电子束曝光正胶40s4一次粒子注入注入形成P阱R=330/离子注入E=40KeV5一次扩散热驱入达到P阱深度结深5有限表面源扩散T=1200℃t=134min6二次氧化作为氮化硅薄膜的缓冲膜厚600Å干氧氧化T=1200℃t =9min域生长氧化层10三次光刻除去P阱有源区的氮化硅等电子束曝光正胶11场氧二生长氧化层厚度1湿氧氧化T=1100℃t =140min12二次离子注入调整阈值电压表面参杂浓度和结深及方块电阻注入磷离子13栅极形成膜厚干氧T=1000℃离子注入PMOS有源区深，方块电阻硼离子1.13617五次光刻形成NMOS的多晶硅栅，刻出NMOS有源区扩散口电子束曝光正胶18四次离子注入形成NMOS有源区浓度，结深注入磷离子剂量为4.17四、参考资料1、王蔚，田丽，任明远编著，《集成电路制造技术——原理及工艺》，电子工业出版社，20102、刘睿强，袁勇，林涛编著《集成电路制程设计及工艺仿真》，电子工业出版社，20113、Donald A. Neamen著，赵毅强等译《半导体器件物理》电子工业出版社4、关旭东，《集成电路工艺基础》，北京大学出版社，20055、陈贵灿，邵志标，程军，林长贵编，《CMOS集成电路设计》，西安:西安交通大学出版社，20006、李乃平主编，《微电子器件工艺》，华中理工大学出版社，19957、黄汉尧，李乃平编《半导体器件工艺原理》，上海科学技术出版社，19868、夏海良，张安康等编，《半导体器件制造工艺》，上海科学技术出版社，1986五：心得体会顺利的完成了此次课程设计报告的内容，已经让人觉得很吃力，通过本次课程设计的学习，使我对于P阱CMOS芯片工艺设计制作的相关流程得以熟悉，更加扎实的掌握了有关微电子技术方面的知识，设计过程中，我们小组关于公式的选取和参数的估计，存在很大的争议，后来经过三个人共同的商议，最终选择了最优的方案，过程中，一遍又一遍翻阅课本，网上查阅资料，深深地觉得自己在课程学习中的知识的欠缺，然后我们通过自己相互之间进行讨论，其他小组之间进行相互讨论，一遍又一遍的订正错误，才得以使课程设计圆满完成，一个小小的课程设计，不仅仅考验人知识的掌握能力，更挑战团队合作和共同解决问题的能力，。
在今后社会的发展和学习实践过程中，也为自己能很快的适应团队和适应新项目积累宝贵经验！这是一次简单的尝试，总算我们组根据不同人的分工都能使工作顺利进行下去，非常感谢团队之间其他人的付出我们这次课程设计的内容是P阱CMOS芯片制作工艺设计，提供初始条件，要求我们完成PMOS，NMOS 管参数的设计，还有芯片制作工艺流程简介，和光刻工艺的深入了解，最后，还要求我们分析离子注入的掺杂系数，其中，计算比较多，计算的要求必然是对于知识的深入掌握，和对于概念的理解，我们在整个过程中，查阅了《现代集成电路制造技术原理及实践》《半导体器件》，以及老师预留的PPT，终于在合作中将这些问题化解。
课程设计作为一门时间性比较强的课程也在我们这次合作中有更多体现，操作性较强，大家需要了解的东西很多，我们也在整个过程中学习了很多解决问题的方法，比如，计算机绘图软件，计算软件，模拟软件的学习，都是有必要的且有益的，同学之间相互帮助，共同讨论问题，也有效的促进同学之间交流及合作，给大家创造更多解决问题的机会，这不仅是一场脑力的学习，更体现在真真切切的动手实践中，每天的计划被安排是痛苦的，但我们享受这种生活，享受一种解决问题的成就感。
我们通过课程设计内容的学习，毕竟对自己以后从事的工作，或者在自己的生活之中有很大帮助！课程设计的时间虽然很短，但在整个过程中我们也收获颇多，其中最大的收获应该就是问题被解决后的喜悦，同样，整个过程中，也感谢同学们的支持和老师的谆谆教导和给及课程困难的解决的指导，相信在i以后的工作及学习中，也将会以此为开始，认真并严格要求自己做好事情。
