微电子工艺.docx

华中科揭灰羸胞子科学与技术系微电子工艺雷铭博士华中科技大学电子科学与技术系2005年7月=z评：课程介绍E教材：半导体制造技术韩郑生译三电子工艺出版社出版；学时：24三参考书： 1、芯片制造|：2、微电子科学原理与工程技术:课程讲授内容:-微电子工艺概述二微电子工艺步骤介绍1 .洁净室和清洗2 .氧化和化学气相淀积3 .光刻和腐蚀4 .扩散和离子注入5 .金属连接和平面化 三.标准CMOS工艺流程华中科排族赢鹿子科学与技术系w Z三：1、初始请洗 初始清洗就是将晶圆放入清洗槽中，利用化学或物理的 Z 方法将在晶圆表面的尘粒或杂质去除，防止这些杂初始 清洗就是将晶圆放入清洗槽中，利用化学或物理的方法 z将在晶圆表面的尘粒或杂质去除，防止这些杂质尘粒， 对后续的工艺造成影响，使得器件无法正常工作。甲中褶置图吊鼻丁科与13 H术案: :三二2、前置氧化利用热氧化法生长一层二氧化硅薄膜，目的是为了降 2 低后续生长氮化硅薄膜工艺中的应力(stress),氮化硅 具有很强的应力，会影响晶圆表面的结构，因此在这 Z 一层氮化硅及硅晶圆之间，生长一层二氧化硅薄膜来 减缓氮化硅与硅晶圆间的应力。：3、淀积氮化硅 Z 利用低压化学气相沉积(LPCVD)的技术， : 沉积一层氮化硅，用来做为离子注入的mask z 及后续工艺中，定义P型井的区域。-一I.1111 - :t -.II - 1En-m N ,.m." 一 3!-:;:<:龙安出:;s:stJ,T-:l.,., J!>>H;>卷53-<|凶!竹区衣1日I,H:：*、*汴口 ：:l-A;-l:,Li:-:l1*,2.:-:r弋 - -I-* .， I.1.#:仁|*:上 drl!L&&l.":<.lrvF “ :?>, “巾1v.7!-!-|7“;:斤”!. ,.Immv.m:KP阱的形成:将光刻胶涂在晶圆上之后，利用光刻技术， x将所要形成的P型阱区的图形定义出来，即将 一所要定义的P型阱区的光刻胶去除掉。华中科揭灰羸胞子科学与技术系：5、去除氮化硅 将晶圆表面的氮化硅，利用干法刻蚀的方法: 将其去除掉。Substrate、p阱离子注入 :利用离子注入的技术，将硼打入晶圆: 中，形成P型阱。接着利用无机溶液，Z 如硫酸或干式臭氧（。3）烧除法将光刻: 胶去除。之Zx 7. P阱退火及氧化层的形成. 将晶圆放入炉管中，做高温的处理，以达到硅晶圆退 火的目的，并且顺便形成一层n型阱的离子注入mask 层，以阻止下一步骤中（n型阱的离子注入），n型掺 杂离子被打入P型井内。华中科插茄羸祖子科学与技术系：8、去除氮化硅：将晶圆表面的氮化硅，利用热磷酸： 湿式蚀刻的方法将其去除掉。：9、N阱离子注入：利用离子注入技术，将磷打入晶圆中，: 形成n型阱。而在P型阱的表面上由于有 Z 一层二氧化硅膜保护，所以磷元素不会 : 植入打入P型阱之中。华中科揄菠髭里子科学厅技术系:10、N阱退火性。华中科揭灰羸胞子科学与技术系离子注入之后会严重地 破坏硅晶圆晶格的完整 性。所以掺杂离子注入 之后的晶圆必须经过适 当的处理以回复原始的 晶格排列。退火就是利 用热能来消除晶圆中晶 格缺陷和内应力，以恢 复晶格的完整性。同时 使注入的掺杂原子扩散 到硅原子的替代位置， 使掺杂元素产生电特量511、去除二氧化硅:利用湿法刻蚀方法去除晶圆表面的二氧化 Z硅。源式做刻华中科揭灰羸胞子科学与技术系E" 12、前置氧化利用热氧化法在晶圆上形成一层薄的氧 :化层，以减轻后续氮化硅沉积工艺所产 :生的应力。 ： 13、氮化硅的淀积 利用低压化学气相沉积方法(LPCVD)淀积 氮化硅薄膜，用来定义出器件隔离区域，使 不被氮化硅遮盖的区域，可被氧化而形成组 件隔离区。华甲科揄嬴靛用子科学与技术系?4、元件隔离区的掩膜形成 利用光刻技术，在晶圆上涂布光刻胶，:进行光刻胶曝光与显影，接着将氧化绝: 缘区域的光刻胶去除，以定义出器件隔: 离区。：15、氮化硅的刻蚀以活性离子刻蚀法去除氧化区域上的氮: 化硅。接着再将所有光刻胶去除。 ： 16、元件隔离区的氧化 利用氧化技术，长成一层二氧化硅膜, 形成器件的隔离区。华中科揄为鼠用子科学厅技术系 ： 17、去除氮化硅移除:利用热磷酸湿式蚀刻的方法将其去Z除掉。：18、利用氢氟酸去除电极区域的氧化层除去氮化硅后，将晶圆放入氢氟酸化学 :槽中，去除电极区域的氧化层，以便能 :在电极区域重新成长品质更好的二氧化 : 硅薄膜，做为电极氧化层。 ： 19.电极氧化层的形成 此步骤为制做CMOS的关键工艺，利用 : 热氧化法在晶圆上形成高品质的二氧化:硅，做为电极氧化层。华甲科揄范僦制于科学与技本系 ：20电极多晶硅的淀积:利用低压化学气相沉积(LPCVD )技: 术在晶圆表面沉积多晶硅，以做为连接 :导线的电极。华中科插其徽鹿子科学与技术系电极掩膜的形成 涂布光刻胶在晶圆上，再利用光刻技术 :将电极的区域定义出来。：22、活性离子刻蚀利用活性离子刻蚀技术刻蚀出多晶硅电: 极结构，再将表面的光刻胶去除。华中科排族赢鹿子科学与技术系周：23、热氧化利用氧化技术，在晶圆表面形成一层氧 :化层。I： 24、NMOS源极和漏极形成一涂布光刻胶后，利用光刻技术形成NMOS源极与漏极: 区域的屏蔽，再利用离子注入技术将碑元素注入源极 : 与漏极区域，而后将晶圆表面的光刻胶去除。：25、PMOS源极和漏极形成Z利用光刻技术形成PMOS源极及漏极区域的屏蔽之 后，再利用离子注入技术将硼元素注入源极及漏极区Z 域，而后将晶圆表面之光刻胶去除。E： 26、未掺杂的氧化层化学气相淀积利用等离子体增强化学气相沉积:(PECVD )技术沉积一层无掺杂的氧化: 层，保护器件表面，免于受后续工艺的华中科揭族赢刷子科学与技术系之,3： 27、CMOS源极和漏极的活化与扩散利用退火技术，将经离子注入过的漏极 : 及源极进行电性活化及扩散处理。As. SiHL,28、淀积含硼磷的氧化层 加入硼磷杂质的二氧化硅有较低的溶点，硼磷氧化层 (BPSG)加热到摄氏800度时会有软化流动的特性，可 Z 以利用来进行晶圆表面初级平坦化，以利后续光刻工 艺条件的控制。：29、接触孔的形成涂布光刻胶，利用光刻技术形成第一层 : 接触金属孔的屏蔽。再利用活性离子刻 : 蚀技术刻蚀出接触孔。三：30、溅镀Metal 1 利用溅镀技术，在晶圆上溅镀一层钛/: 氮化钛/铝/氮化钛之多层金属膜。华中科揭旗睢鹿子科学与技术系：31、定义出第一层金属的图形利用光刻技术定义出第一层金属的屏: 蔽。接着将铝金属利用活性离子刻蚀技 :术刻蚀出金属导线的结构。32、淀积二氧化硅 禾J用PECVD技术，在晶圆上沉积一层二: 氧化硅介电质，做为保护层。杵崎漏驰孑科厚目技E：33、涂上二氧化硅 将流态的二氧化硅(SOG.spin on glass): 旋涂在晶圆表面上，使晶圆表面平坦 化，以利后续之光刻工艺条件控制。华中科揭灰蕊胞子科学与技术系三：34、将SOG烘干 由于SOG是将二氧化硅溶于溶剂中，因 :此必须要将溶剂加热去除掉。整35、淀积介电层之：号,淀积一层介电层在晶圆上。：36、Metal2接触通孔的形成利用光刻技术及活性离子刻蚀技术制作 :通孔（Via）,以作为两金属层之间连接: 的孔道，之后去掉光刻胶。：37、Metal2的形成 ,z 沉积第二层金属膜在晶圆上，利用光刻技术制作出第: 二层金属的屏蔽，接着蚀刻出第二层金属连接结构。38、淀积保护氧化层:利用PECVD方法沉积出保护氧化层。华中科揭灰蕊胞子科学与技术系 利用PECVD沉积出氮化硅膜，形成保护层。PNt T TT甫闻忸肥 J H 亨 P 仗邓小华中科揭灰蕊胞子科学与技术系：40> PAD的形成Z 利用光刻技术在晶圆表层制作出金属焊盘（Pad）的 : 屏蔽图形。利用活性离子蚀刻技术蚀刻出焊盘区域, 以做为后续集成电路封装工艺时连接焊线的接触区。PNS：4K将元件予以退火处理此一步骤的目的是让器件有最佳化的金 : 属电性接触与可靠性，至此一个CMOS 晶体管完成。I I随花彼端专此J I I J J工人T ，八