CMOS工艺
超大规模集成电路设计 集成电路制作工艺：CMOS工艺
通过改进制程技术和优化工艺参数，降低芯片静 态功耗，提高能效比。
新型CMOS工艺的研究与开发
新型材料的应用
异构集成技术
研究新型半导体材料，如碳纳米管、 二维材料等，以实现更高的性能和更 低的功耗。
研究将不同类型的器件集成在同一芯 片上的技术，以提高芯片的功能多样 性和集成度。
新型制程技术
探索新型制程技术，如自对准技术、 无源元件集成技术等，以提高芯片集 成度和降低制造成本。
高可靠性
CMOS电路的开关速度较 慢，减少了电路中的瞬态 电流和电压尖峰，提高了 电路的可靠性。
集成度高
CMOS工艺可以实现高密 度的集成电路，使得芯片 上可以集成更多的器件和 功能。
稳定性好
CMOS工艺的输出电压与 输入电压的关系较为稳定， 具有较好的线性度。
CMOS工艺的应用领域
计算机处理器
CMOS工艺广泛应用于计 算机处理器的制造，如中 央处理器（CPU）和图形 处理器（GPU）。
可靠性挑战
随着集成电路集成度的提高，CMOS工艺面临着 可靠性方面的挑战，如热稳定性、电气性能、可 靠性等。
解决方案
采用先进的材料和制程技术，如高k介质材料、金 属栅极材料、应力引入技术等，以提高集成电路 的可靠性和稳定性。
环境问题与解决方案
环境问题
CMOS工艺中使用的化学物质和制程过程中产生的废弃物对环境造成了影响。
同性的刻蚀。
反应离子刻蚀（RIE）
02
结合等离子体和化学反应，实现各向异性刻蚀，特别适合于微
细线条的加工。
深反应离子刻蚀（DRIE）
03
一种更先进的刻蚀技术，能够实现深孔和槽的加工，广泛应用
于三维集成电路制造。
CMOS工艺
CMOS工艺英文全称是Complementary Metal Oxide Semiconductor ，互补金属氧化物半导体。
是设计集成电路（模拟IC）最常用的一种工艺。
其中C表示互补，MOS指的
是NMOS和PMOS。
在稳态时只有一种MOS导通，因此基本无直流电流，静态功耗极低！将NMOS器件和PMOS器件同时制作在同一硅衬底上，NMOS制作在P型硅衬底，PMOS制作在N阱里面。
CMOS工艺也细分很多种，不同代工厂的CMOS工艺不完全一样。
为什
么叫互补？NMOS和PMOS在物理特性上是互补的；NMOS参与导电的载流子是电子，PMOS参与到导电的载流子是空穴；NMOS高电平开启，PMOS低电平开启；
深井工艺现在一般存在于BCD工艺中，作为浅掺杂的高压井使用，当然在CMOS工艺中增加deep NWell是隔离NMOS非常好的一个选择。
cmos工艺流程
cmos工艺流程《CMOS工艺流程》CMOS工艺是一种常见的半导体制造工艺，用于制造集成电路芯片。
CMOS工艺流程是制造CMOS集成电路芯片的一系列步骤和技术，它包括了晶圆制备、光刻、沉积、腐蚀、离子注入、氧化、退火等多个步骤。
首先，在CMOS工艺流程中，晶圆制备是第一步。
晶圆是用来制作集成电路芯片的基础材料，一般是由硅材料制成的圆形薄片。
在晶圆制备过程中，需要对晶圆进行去杂质、光洁处理以及刻蚀等多个步骤，以确保制造出来的芯片品质良好。
其次，光刻是CMOS工艺流程中的重要步骤之一。
光刻是利用光刻胶和掩模来形成芯片上不同结构的技术。
通过光刻工艺，可以将芯片上的电路图形转移到光刻胶上，然后再进行蚀刻等步骤，最终形成所需要的电路结构。
此外，沉积和腐蚀是用来形成芯片上不同金属层和绝缘层的工艺步骤。
通过沉积技术，可以将金属或绝缘材料沉积到晶圆表面形成所需的结构，而腐蚀则是通过控制化学反应的方式去除掉不需要的材料。
另外，在CMOS工艺流程中，离子注入是用来调制晶体材料电学特性的一种方法。
通过向晶圆表面注入掺杂剂，可以改变晶体材料的导电性能，从而形成不同类型的晶体材料。
最后，氧化和退火是用来形成绝缘层和修复晶圆晶格缺陷的工艺步骤。
通过氧化技术，可以在晶圆表面形成绝缘层，以隔离不同电路结构。
而通过退火技术，可以修复晶格缺陷，提高晶圆的品质。
综上所述，CMOS工艺流程是一种复杂而又精密的制造工艺，它是制造CMOS集成电路芯片的重要基础。
随着半导体技术的不断发展，CMOS工艺流程也在不断改进和完善，以满足人们对更高性能集成电路芯片的需求。
cmos集成电路的基本制造工艺
cmos集成电路的基本制造工艺CMOS集成电路的基本制造工艺CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）集成电路是一种在电子设备中广泛使用的技术。
它使用了CMOS制造工艺来制造集成电路的核心部件。
本文将介绍CMOS集成电路的基本制造工艺。
1. 硅片制备CMOS集成电路的制造过程始于硅片的制备。
硅片是一个纯净的硅晶体，它通常具有圆形或方形的形状。
制备硅片的主要步骤包括：清洗硅片表面、沉积氧化层、扩散掺杂、增厚氧化层等。
这些步骤的目的是为了获得一个纯净的硅基片，并在其表面形成氧化层以保护硅片。
2. 掩膜制作掩膜制作是CMOS制造工艺中的关键步骤之一。
它是通过在硅片表面涂覆光刻胶，并使用掩膜模板进行曝光和显影，来形成电路的图案。
掩膜制作的目的是将电路的结构和层次图案化到硅片表面。
3. 硅片刻蚀硅片刻蚀是为了去除掉掩膜未覆盖的部分。
在刻蚀过程中，掩膜会保护住部分硅片，而未被掩膜保护的硅片会被化学溶液或等离子体腐蚀掉。
通过控制刻蚀时间和刻蚀剂的浓度，可以控制刻蚀的深度，从而形成电路的结构。
4. 氧化层形成氧化层是CMOS制造工艺中的常用材料之一。
通过氧化层的形成，可以为电路提供绝缘层和保护层。
氧化层的形成通常是通过将硅片暴露在氧化气氛中，使硅表面的硅原子与氧气发生反应，形成二氧化硅薄膜。
5. 金属沉积金属沉积是为了形成电路中的金属导线和连接器。
常用的金属材料包括铝、铜等。
金属沉积的过程中，金属原子会被沉积在硅片表面，并通过一系列化学反应和物理处理来形成金属导线。
6. 清洗和封装在CMOS制造工艺的最后阶段，还需要对制造的芯片进行清洗和封装。
清洗的目的是去除制造过程中产生的杂质和残留物，以保证芯片的质量。
封装则是将芯片封装在塑料或陶瓷封装中，以提供保护和连接芯片的功能。
总结起来，CMOS集成电路的基本制造工艺包括硅片制备、掩膜制作、硅片刻蚀、氧化层形成、金属沉积、清洗和封装等步骤。
第3讲 CMOS工艺步骤和版图
3.多晶（Poly）
现代CMOS工艺一般采用“硅栅自对准”工艺，即采用多
晶硅材料制作MOS管的栅极，制作次序是先在栅氧化层
（active）上淀积多晶硅，然后再注入N+或P+离子。
Ploy除用于制造MOS管的栅极以外，在模拟CMOS工艺中 还用来制作电阻和电容。
多晶还可以作为导线,实现短距离连接.
连接
.
绝缘层不需要画 在版图中. 制造工艺已定,制 造者决不会忘记 制造绝缘层.
5.接触孔
接触孔（Contact）用于连接金属和半导体材
料，包括金属和Poly，金属和N+（P+）的连
接。
金属与POLY的接触孔版图
金属与N+/P+的接触孔
注意:金属不能与低掺杂的衬底或阱直接连接, 必须经N+或P+过渡,形成欧姆接触.
foxfox有源区有源区有源区场氧化区场氧化区衬底有源区与场区具有几何互补关系有源区以外的区域都是场区因此版图中只需要提供有源区的位置和图形
第3讲 CMOS工艺步骤 和版图
IC设计者需要的工艺知识
IC者的任务是向芯片制造厂提交版图.
版图与制造工艺有比较密切的关系.
本节学习重点是理解版图与工艺的关系.
达9层。最下方，即最靠近半导体材料的金属层是Metal1 层，从下往上，依次为Metal1 、Metal2 、Metal3等。
6.通孔
金属与金属之间的连接使用通孔via.其中via1连接金属1和
金属2,via2连接金属2和金属3.
每种通孔都是独立的层.
7.钝化开窗层.
芯片顶层有较厚的绝缘层(glass层),但压焊点处需开窗.
第2章第3讲CMOS工艺
nMOS晶体管的制造流程
通过扩散或离子 注入的方式，整 个硅表层就会被 高浓度的杂质所 掺杂，形成源区 和漏区
用一层SiO2绝缘 层覆盖整个表面
nMOS晶体管的制造流程
对绝缘的氧化 层成型得到源 极和漏极的接 触孔
氧化层
2、制作n阱
n阱
p 型衬底
• 热氧化形成初始氧化层作为阱区注入的掩蔽层 • 在氧化层上开出n阱区窗口 • 注磷在窗口下面形成n阱 • 退火和阱区推进
3、场区氧化
LOCOS工艺具体步骤 生长薄层SiO2缓冲层 淀积氮化硅 刻掉场区的氮化硅和 缓冲氧化层 场区注入 热氧化形成场氧化层
nn阱阱 p 型衬底
NMOS器件阈值电 压统计结果 • 器件阈值分布的标 准差减小
横向沟道工程：HALO掺杂结构
• 横向高掺杂区可以抑制源漏pn结耗尽区向沟 道内的扩展，减小短沟效应
• Halo结构可以利用大角度注入实现
横向沟道工程： POCKET掺杂结构
4、n＋、p＋两种硅栅
在CMOS电路中希望NMOS和PMOS的性能对称，这样有 利于获得最佳电路性能 使NMOS和PMOS性能对称很重要的一点是使它们的阈值 电压绝对值基本相同 在同样条件下，如果NMOS和PMOS都选用n+硅栅，则 PMOS的负阈值电压绝对值要比NMOS的阈值电压大很多 PMOS采用p＋硅栅减小其阈值电压的绝对值，从而获得 和NMOS采用n＋硅栅对称的性能
表层蒸发覆盖 一层铝，形成 互连线
nMOS晶体管的制造流程
将金属层成型并刻蚀，其表层形成了MOS管的互连
2. N阱CMOS工艺流程
• 衬底硅片选择 • 制作阱 • 场区氧化 • 形成硅栅 • 形成源、漏区 • 制作互连线
cmos集成电路工艺的大致步骤
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。
cmos工艺流程
cmos工艺流程
《CMOS工艺流程》
CMOS工艺流程是集成电路制造中常用的一种工艺流程，它
由N型金属氧化物半导体场效应晶体管（NMOS）和P型金
属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS）组成。
CMOS工艺流
程主要用于制造数字集成电路和大规模集成电路。
CMOS工艺流程包括晶圆制备、沉积、光刻、蚀刻、扩散、
离子注入、金属化和封装等步骤。
首先是晶圆制备，通过切割硅原料得到大尺寸硅晶圆，再经过精细加工和清洗得到表面平整、无瑕疵的硅晶圆。
接下来是沉积，即将氧化层、硅层、金属层等材料沉积到硅晶圆上，形成各种必要结构。
之后是光刻，通过照射光源和掩膜，在硅片表面形成要制作的结构。
蚀刻则是用酸碱溶液溶解掉未被光照覆盖的部分，留下目标结构。
扩散是将杂质掺入硅片，改变硅片的导电性能。
离子注入则是用离子轰击硅片表面，改变硅片的电性能。
最后是金属化，将金属导线沉积到硅片表面，连接各个部件。
最终是封装，将芯片封装在塑料外壳中，以防尘、潮湿和机械损伤。
CMOS工艺流程具有制造成本低、功耗小、噪声小的优点，
所以被广泛应用于集成电路的制造中。
随着技术的不断进步，CMOS工艺流程也在不断改进和完善，以满足人们对集成电
路性能和功能需求的不断提高。
cmos工艺流程
cmos工艺流程CMOS工艺流程。
CMOS工艺是一种常用的集成电路制造工艺，它是由P型和N型MOS管组成的互补型金属氧化物半导体器件。
CMOS工艺流程是指将电路设计转化为实际器件的制造过程，包括晶体管的制备、沟道控制、金属线的连接等步骤。
下面将详细介绍CMOS工艺流程的各个环节。
首先，CMOS工艺流程的第一步是晶圆制备。
晶圆是集成电路的基础材料，通常由硅材料制成。
在制备晶圆的过程中，需要进行晶圆的清洗、抛光和去除杂质等步骤，以确保晶圆表面的平整度和纯净度。
接着，经过晶圆制备之后，就是光刻工艺。
光刻工艺是将电路图案转移到晶圆表面的关键步骤，它使用光刻胶和掩膜板来进行光刻曝光，然后进行显影、蚀刻等步骤，最终形成电路图案。
然后，就是离子注入工艺。
离子注入是将掺杂剂注入晶体管的沟道区域，以改变沟道的导电性能，从而形成N型MOS管和P型MOS管。
接下来，是氧化层的生长。
氧化层是用于隔离晶体管之间的绝缘层，它通常是通过高温氧化的方式在晶圆表面生长一层二氧化硅膜。
然后，就是金属化工艺。
金属化是将金属线连接到晶体管的引脚上，形成电路的连线结构，以实现电路之间的连接。
最后，是封装测试工艺。
封装测试是将晶圆切割成单个芯片，并进行封装和测试。
封装是将芯片封装到塑料封装体中，并焊接引脚，以便与外部电路连接。
测试是对芯片进行功能和可靠性测试，确保芯片的质量和性能符合要求。
综上所述，CMOS工艺流程是一个复杂而精密的制造过程，它涉及到多个工艺环节，需要精密的设备和严格的工艺控制。
只有严格按照工艺流程进行制造，才能生产出高质量的集成电路产品。
希望本文对CMOS工艺流程有所帮助，谢谢阅读。
cmos制作工艺流程
cmos制作工艺流程CMOS制作工艺流程CMOS（互补金属氧化物半导体）是一种常见的制造集成电路的工艺流程，它广泛应用于各种电子设备和芯片中。
下面将介绍CMOS 制作工艺的流程。
1. 基础材料准备CMOS制作的第一步是准备基础材料。
通常使用的基础材料是硅衬底。
硅衬底需要经过多道工序的处理，包括清洗、抛光和蚀刻等，以确保表面平整和纯净。
2. 氧化物层的形成在准备好的硅衬底上，需要形成一层氧化物层。
这一层氧化物主要用于隔离电路的不同部分，以防止电流的干扰和泄露。
氧化物层可以通过热氧化的方式形成，也可以通过化学气相沉积（CVD）的方式形成。
3. 晶体管的形成接下来是形成晶体管的步骤。
晶体管是CMOS电路的基本单元，用于控制电流的流动。
晶体管主要分为NMOS（n型金属氧化物半导体）和PMOS（p型金属氧化物半导体）两种类型。
晶体管的形成包括掺杂、扩散、沉积和刻蚀等多个步骤。
4. 金属层的形成在形成晶体管后，需要形成金属层来连接不同的电路部分。
金属层主要用于提供电流的传输和信号的传导。
金属层的形成通常使用物理气相沉积（PVD）的方式，将金属材料沉积在氧化物层上。
5. 电介质层的形成在金属层形成后，需要形成电介质层来隔离金属层和其他部分。
电介质层通常使用二氧化硅或氮化硅等材料制成。
电介质层的形成可以通过化学气相沉积或物理气相沉积等方式进行。
6. 金属层的形成和封装最后一步是形成最上层的金属层，并进行封装。
金属层的形成和之前的金属层形成步骤类似，但需要注意电路的连接和布局。
封装是将芯片保护在塑料或陶瓷封装中，以保护芯片免受外部环境的影响。
以上就是CMOS制作工艺的基本流程。
在实际的制造过程中，还会涉及到很多细节和特定的工艺步骤，以确保芯片的性能和可靠性。
CMOS制作工艺的发展和改进是集成电路技术不断进步的重要推动力，也为我们提供了各种高性能和低功耗的电子设备。
现代CMOS工艺基本流程
现代CMOS工艺基本流程引言CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种电子器件制造工艺，被广泛应用于现代集成电路的制造中。
CMOS工艺的基本流程包括晶圆制备、光刻、沉积、腐蚀、离子注入和封装等步骤。
本文将详细介绍现代CMOS工艺的基本流程。
晶圆制备CMOS工艺的第一步是晶圆制备。
晶圆是一种将硅单晶柱材加工成平面圆盘样式的基础材料。
制备晶圆的主要步骤包括：1.单晶生长：通过一系列的化学反应和控制条件，将高纯度的硅棒材料在石英炉中加热到高温，并逐渐从炉底向上拉出，使其形成单晶柱状。
2.晶圆切割：将生长好的单晶柱材切割成薄片，即晶圆。
通常使用钻石切割刀进行切割，切割得到的晶圆表面非常光滑。
3.晶圆清洗：将切割好的晶圆进行氧化清洗，去除表面的污染物和杂质，保证晶圆表面的纯净度，以便后续工艺步骤的进行。
光刻技术光刻技术是CMOS工艺中非常重要的一步，用于在晶圆表面制作出所需的电路图案。
光刻的基本过程如下：1.前处理：在晶圆上涂覆一层光刻胶，使其形成均匀的薄膜。
光刻胶是一种感光物质，可以通过紫外线的照射来改变其物理性质。
2.曝光：将电路图案通过掩膜对准光刻胶上，并使用紫外线照射，使得光刻胶在曝光区域发生化学反应，形成可溶性差异。
3.显影：使用显影液将未曝光区域的光刻胶溶解，暴露出晶圆表面的基底材料，形成所需的电路图案。
4.后处理：经过显影之后，对晶圆进行清洗和干燥处理，以去除剩余的光刻胶并保护已形成的电路图案。
沉积和腐蚀在CMOS工艺中，沉积和腐蚀步骤用于增加或去除晶圆上的材料，以形成电路的各个部分。
1.沉积：沉积步骤使用薄膜沉积技术在晶圆表面上形成一层或多层材料。
常用的沉积方法包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。
CVD通过在高温下将精细分子气体引入反应室中，使其在晶圆表面沉积成薄膜。
PVD 则是通过在真空环境下将材料蒸发或溅射到晶圆表面。
CMOS工艺
局部氧化隔离法(LOCOS)
局部氧化隔离法在集成电路技术中当 然是最占统治地位的隔离工艺。它利用了 氧在Si3N4中扩散非常缓慢的性质。当硅表 面有一层氮化硅时，无法生成氧化物。此 外，氮本身氧化过程也非常缓慢。这样在 整个氧化步骤中，氮化硅将作为氧化物阻 挡层保持不变。
集成电路工艺
光刻： 刻蚀： 掺杂： 离子注入 退火 扩散
--氧化：干氧氧化、湿氧氧化等
CVD
作业
集成电路工艺主要分为哪几 大类，每一类中包括哪些主 要工艺，并简述各工艺的主 要作用
胶均匀地涂在晶圆表面。
光刻步骤二、三、四
二、曝光: 光源可以是可见光,紫外线, X射 线和电子束。 光量, 时间取决于光刻胶 的型号，厚度和成像深度。
三、显影: 晶圆用真空吸盘吸牢，高速旋转， 将显影液喷射到晶圆上。显影后，用清 洁液喷洗。
四、烘干: 将显影液和清洁液全部蒸发掉。
曝光方式
1. 接 触 式 曝 光 方 式 中 ， 把 掩 膜 以 0.05 0.3ATM 的压力压在涂光刻胶的晶圆上， 曝光光源的波长在0.4m左右。
正性胶适合作窗口结构, 如接触孔, 焊盘等，而负性胶 适用于做长条形状如多晶硅和金属布线等。
光刻胶对大部分可见光灵敏，对黄光不灵敏，可在黄 光下操作。
晶圆再烘，将溶剂蒸发掉，准备曝光
正性胶与负性胶光刻图形的形成
涂光刻胶的方法(见下图)：
光刻胶通过过滤器滴入晶圆中央，被真空吸盘吸牢的
晶圆以2000 8000转/分钟的高速旋转，从而使光刻
图 3.7
曝光系统(下图): 点光源产生的光经凹面镜 反射得发散光束，再经透镜变成平行光束，
经45折射后投射到工作台上。
CMOS集成电路制造工艺流程
CMOS集成电路制造工艺流程CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路制造工艺流程是一种常见的半导体器件制造工艺流程，用于制造现代集成电路中的逻辑门、存储单元、处理器等器件。
下面将详细介绍CMOS集成电路制造工艺流程的各个步骤。
1.制备硅衬底：CMOS工艺的第一步是制备硅衬底。
常用的衬底材料是单晶硅，在硅衬底上通过化学气相沉积或物理气相沉积等方法形成一层厚度为几纳米至几十纳米的硅氧化物层。
2.沉积硅层：接下来的步骤是沉积厚度约为几百纳米的多晶硅层。
这一层用于制造CMOS场效应晶体管的沟道和源极/漏极区域。
3.制作互补MOSFET：在多晶硅层上使用光刻技术定义出互补MOSFET的沟道和源极/漏极区域。
首先，在多晶硅层上沉积一层绝缘层（通常是一种氧化物），然后在绝缘层上沉积一层阳极氧化硅（也称为控制栅氧化层）。
4.形成栅极：接下来使用光刻技术，在栅极氧化层上定义出栅极的形状，并通过物理气相沉积或化学气相沉积等方法沉积金属层（通常是多晶硅或金属）。
然后通过光刻和刻蚀等步骤将多余的金属层去除，只留下栅极。
5.形成源极和漏极：使用光刻技术定义源极和漏极的形状，并通过物理气相沉积或化学气相沉积等方法沉积金属层（通常是多晶硅或金属）。
然后通过光刻和刻蚀等步骤将多余的金属层去除，只留下源极和漏极。
6.形成互连线：使用光刻技术定义出互连线的形状，并通过物理气相沉积或化学气相沉积等方法沉积金属层（通常是铝或铜）。
然后通过光刻和刻蚀等步骤将多余的金属层去除，只留下互连线。
7.形成电介质层和上金属层：在制作互连线之后，沉积一层绝缘层（通常是一种氧化物），然后再沉积一层金属层（通常是铝或铜），用于做上金属层的互连线。
8.包封：最后一步是将整个芯片用耐高温塑料或石英玻璃等材料进行封装。
这样可以保护芯片免受外界环境的影响，同时也便于与其他电子元件进行连接。
总结：CMOS集成电路制造工艺流程包括了硅衬底的制备、硅层沉积、互补MOSFET制作、栅极、源极/漏极的形成、互连线和电介质层的形成以及最后的包封等步骤。
CMOS工艺流程讲解
解决方案
推广环保的制程技术和材料，减少废弃物产生和排放。同时，加强资源回收和再利用，降低生产过程中的资源消 耗。此外，还应倡导绿色设计和生产理念，推动全产业链的环保行动。
THANKS
感谢观看
性能和可靠性。
03
CMOS工艺中的关键技术
掺杂技术
掺杂技术是CMOS工艺中的重 要环节，用于在硅片上形成不 同导电类型的区域。
通过离子注入和扩散两种方法， 将杂质引入硅片中，形成N型 或P型区域。
掺杂技术的精度直接影响到器 件性能的稳定性，因此需要精 确控制掺杂浓度和分布。
刻蚀技术
刻蚀技术用于在硅片上形成各种 形状和尺寸的沟槽和沉积、化学气相沉积
和外延生长等。
薄膜沉积过程中，需要控制温 度、压力、气体流量和反应时 间等参数，以确保薄膜的质量
和性能。
金属化与互连
金属化是在晶圆表面形成一层导 电性能良好的金属薄膜的过程， 以实现电路和器件之间的连接。
常用的金属化材料包括铝、铜和 钨等。
金属化与互连过程中，需要控制 金属薄膜的厚度、均匀性和附着 力等参数，以确保电路和器件的
能效挑战与解决方案
能效挑战
随着芯片功能和性能的不断提升，CMOS工艺的能效问题日 益突出，如何提高能效、降低功耗成为亟待解决的问题。
解决方案
采用低功耗设计技术和新材料，如SOI材料和FinFET结构， 降低芯片功耗。同时，优化电路设计和算法，减少不必要的 计算和功耗。
可靠性挑战与解决方案
可靠性挑战
氧化与扩散
氧化是CMOS工艺中重要的步骤之一，其目的是在晶圆表面形成一层薄 而致密的二氧化硅薄膜，以保护晶圆表面不受杂质污染和机械损伤。
CMOS工艺
工艺步骤
1、干法氧化一层12纳米二氧化硅（制作一层牺牲氧化层）
2、涂光刻胶
3、放掩模板曝光
显影，烘干（得到p型参杂区域，去除显影液）
离子注入p型杂质，形成一个pn结隔离
去除光刻胶
去掉二氧化硅牺牲氧化层
干法氧化一层二氧化硅（做氮化硅的应力缓冲层）
CVD一层氮化硅（用做后面湿法氧化的隔离层）
涂光刻胶
用场氧化区掩膜，曝光
显影，烘干（形成场氧化区域，去显影液）
刻蚀掉显影后的氮化硅
湿法氧化480nm厚的氧化场层
去除光刻胶
去除所有氮化硅和二氧化硅牺牲层干法氧化一层20nm的栅氧化层。
CMOS制作基本工艺
CMOS制作基本步骤CMOS的制作步骤是需要经过一系列的复杂的化学和物理操作最终形成集成电路。
而做为一名集成电路版图（ic layout）工程师，对于这个在半导体制造技术中具有代表性的CMOS工艺流程有个系统的了解是有很大帮助的。
个人认为只有了解了工艺的版工才会在IC Layout的绘制中考虑到你所画的版图对流片产生的影响。
芯片制造厂（Fab）大概分为：扩散区，光刻区，刻蚀区，离子注入区，薄膜区和抛光区。
扩散是针对高温工艺，光刻利用光刻胶在硅处表面刻印，刻蚀将光刻胶的图形复制在硅片上，离子注入对硅片掺杂，薄膜区淀积介质层和金属层，抛光主要是平坦化硅片的上表面。
简化的CMOS工艺由14个生产步骤组成：（1）双阱注入在硅片上生成N阱和P阱。
（2）浅槽隔离用于隔离硅有源区。
（3）通过生长栅氧化层、淀积多晶硅和刻印得到栅结构。
（4）LDD注入形成源漏区的浅注入。
（5）制作侧墙在随后的源、漏注入当中保护沟道。
（6）中等能量的源、漏注入，形成的结深大于LDD的注入深度。
（7）金属接触形成硅化物接触将金属钨和硅紧密结合在一起。
（8）局部互连形成晶体管和触点间的第一层金属线。
（9）第一层层间介质淀积，并制作连接局部互连金属和第一层金属的通孔1。
（10）用于第一次金属刻蚀的第一层金属淀积金属三明治结构并刻印该层金属。
（11）淀积第二层层间介质并制作通孔2。
（12）第二层金属通孔3淀积第二层金属叠加结构，并淀积和刻蚀第三层层间介质。
（13）第三层金属到压点刻蚀、合金化重复这些成膜工艺直到第五层金属压焊淀积完毕，随后是第六层层间介质和钝化层的制作。
（14）最后一步工艺是参数测试，验证硅片上每一个管芯的可靠性。
在之前的文章中以一个PMOS和一个NMOS构成的反相器为例，简单的分步介绍了CMOS制作的基本步骤，整个流程就是对上述步骤的详细解说。
不同的是（9）（10）被合在一起介绍，（11）（12）（13）被合在一起介绍，而（14）则没有列入到详解步骤中。
CMOS工艺
四.氧化工艺
氧化工艺是在硅表面生成一层二氧化硅。 在硅的表面形成高质量的二氧化硅是集成电路 工艺中又一个重要的工艺，也是硅一个无与伦 比的特性。
二.电容
在面向模拟设计的CMOS工艺中，可采用的电容结构有 “多晶硅—扩散层”，“多晶硅—多晶硅”，“金属—多晶 硅”。这些结构基于这样的想法，就是在两个悬浮导电层之间 生长或淀积一层相对比较薄的氧化层，这样制作的电容密度高， 下底板寄生电容适中。
多晶硅-扩散电容的制作过程
➢2.6 版图设计规则
在集成电路中引发闩锁效应的起始电流可以有不同的原因产 生。通常大的数字输出缓冲器容易引起闩锁效应。为了防止闩锁 效应，工艺工程师和电路工程师要采取预防措施，合理选择杂质 浓度和分布、优化版图设计可以保证寄生电阻和双极晶体管的电 流增益都很小。
不直接在硅衬底上构造管子的非体硅CMOS工艺，通常就避 免了闩锁效应。此外双阱工艺也可以帮助阻止电流路径的形成。 这种双阱工艺在先进的工艺线上是很普遍的。
1. 最小宽度
掩模上定义的几何尺寸的宽度和长度必须大于 一个最小值，该值由光刻和工艺水平决定。通常， 连线层越厚，则该层允许的最小宽度就越大，应该 指出的是。版图设计人员是无法控制每一层的厚度 的。
2. 最小间距
在同一层掩模上，各图形之间的间隔必须大于最 小间隔，在某些情况下，不同层的掩模图形的间隔夜 必须大于最小间距。例如，两条多晶硅连线之间的间 隔太小，有可能造成短路。
六.淀积与刻蚀
器件制作的过程中还需要在晶片上生长不 同的材料层，，不同材料薄膜的制备是硅片 加工中的一个重要工艺步骤。
cmos 工艺技术
cmos 工艺技术CMOS工艺技术是一种最常用的集成电路制造技术，也是一种用于制造高集成度、低功耗的现代集成电路的关键技术。
首先，CMOS工艺技术的基本原理是利用n型和p型金属-氧化物-半导体场效应晶体管（NMOS和PMOS）的互补性，通过控制栅极电压来使得晶体管导通或截止。
CMOS技术通过布置其中的晶体管来构成逻辑门电路、存储单元等基本电路模块，进而实现复杂的数字和模拟电路功能。
CMOS工艺技术相对于其它工艺技术的优势在于其低功耗特性。
由于CMOS电路中只有晶体管导通时才有电流流过，且晶体管无功耗地消耗电能，因此在不同的积体电路设计中，CMOS技术相对于其它技术可以极大地降低功耗。
这使得CMOS技术在电池供电的可穿戴设备、便携式设备等低功耗应用领域有着广泛的应用前景。
其次，CMOS工艺技术还具有良好的抗电磁干扰和抗辐射能力。
CMOS电路的输入输出信号是使用电压来表示的，而不是电流。
这种电压信号在传输过程中不容易受到电磁干扰的影响，因此CMOS电路更加稳定可靠。
同时，CMOS工艺技术还能够在不同的环境中工作，包括高温、低温、高辐射等极端条件下，仍能正常工作。
再次，CMOS工艺技术具有集成度高的优点。
CMOS技术可以实现上万个晶体管的集成，从而显著地提高集成电路的复杂度和功能。
在CMOS工艺下，尺寸微小的晶体管可以布置在非常小的芯片上，从而大幅度提高了集成度。
更高的集成度意味着更高的性能、更小的体积和更低的成本，因此CMOS工艺技术在计算机、通信、消费电子等领域得到了广泛的应用。
最后，CMOS工艺技术还具有易于制造和低成本的特点。
CMOS技术不需要使用复杂的工艺设备和昂贵的材料，制造过程相对比较简单，效率高，因此成本较低。
此外，CMOS工艺技术成熟稳定，产品质量可靠，生产规模效应明显，所以CMOS芯片的成本也在不断下降。
总之，CMOS工艺技术是一种在集成电路制造中广泛应用的技术。
其优势包括低功耗、抗电磁干扰和抗辐射能力强、集成度高、易于制造和低成本等。
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漏极(D)43;
p+
N型硅基板
半 导 体 基 板
MOS晶体管的动作
MOS晶体管实质上是一种使 电流时而流过，时而切断的开关
9
源极(S) 栅极(G)
源极
栅极
漏极
漏极(D)
源极 漏极
VG=0 VS=0 VD=0
栅极电压为零时，存储在 源漏极中的电子互相隔离
10
源极(S) 栅极(G)
漏极(D)
VG=3.3V VS=0 VD=0
栅极电压为3.3V时，表面的 电位下降，形成了连接源漏 的通路。
3.3V
++++++++
11
源极(S) 栅极(G)
漏极(D)
VG=3.3V VS=0 VD=3.3V
更进一步，在漏极加上3.3V的 电压，漏极的电位下降，从源 极有电子流向漏极，形成电流。 （电流是由漏极流向源极）
1. 双极集成电路的基本工艺 2. 双极集成电路中元件结构
1
E
B
C
S
P+
n+
p
n+-BL
n+
P+ n-epi P-Si
2
A
E B
C
S
P+ n-epi
n+
p
n+
P+
tepi-ox xmc xjc TBL-up
Tepiepi T
n+-BL
P-Si P-Si
A’
四层三结结构的双极晶体管
3
E C
B
4
5
3. 场区氧化：
N-well N-well
场区氧化（湿法氧化）
去除氮化硅薄膜及有源区SiO2
27
掩膜3： 光刻多晶硅
多晶硅栅极
N-well
栅极氧化膜
N-well
去除氮化硅薄膜及有源区SiO2
♣ 生长栅极氧化膜 淀积多晶硅
N+ P-Si N+ P+ P+
N-well
光刻多晶硅
28
N-well
去胶
33
掩膜6 ：光刻接触孔 N-well
N+
磷硅玻璃（PSG)
N+
P+
P+
N-well
1、淀积PSG. 2、光刻接触孔 3、刻蚀接触孔
N+ P-Si N+ P+ P+
N-well
34
掩膜6 ：光刻接触孔
N+ P+ P+
N+
N+
N+
P+
P+
N-well
N-well
淀积PSG
光刻接触孔
N+
N+
P+
划片
42
•金丝
•劈
•加热
压
焊
43
三、后部封装 （在另外厂房）
44
45
46
47
Si3N4
P+
SiO2
I-Si
N+-Si-Sub
B+
P陷 I-Si
N陷
N+-Si-Sub
N I-Si
N+-Si-Sub
48
N-well
生长栅极氧化膜
淀积多晶硅
多晶硅光刻版
N-well
N-well
涂胶、光刻
多晶硅刻蚀
29
掩膜4 ：Ｎ+区光刻 N-well
N+
N+
N-well
1、N+区光刻 2、离子注入Ｎ+，栅区有多晶硅做掩蔽， 称为硅栅自对准工艺。 3、去胶
N+ P-Si N+ P+ P+
N-well
30
Ｎ+
N-well
18
19
2．N阱光刻：
涂胶
光源
腌膜对准
曝光
显影
20
21
刻蚀（等离子体刻蚀）
去胶
3．N阱掺杂：
N+
N-well
磷掺杂（离子注入）
去除氧化膜
22
23
离子源
离子束
高压 电源
电流 积分 器
24
掩膜2： 光刻有源区 N-well
有源区：nMOS、PMOS 晶体管形成的区域
SiO2隔离岛
N-well
磷离子注入
N+
N+
N-well
去胶
31
掩膜5 ：Ｐ+区光刻 N-well
N+
N+ P+ P+
N-well
1、P+区光刻 2、离子注入P+，栅区有多晶硅做掩蔽， 称为硅栅自对准工艺。 3、去胶
N+ P-Si N+ P+ P+
N-well
32
P+
N+
N+
N-well
硼离子注入
N+
N+
P+
P+
N-well
S
VIN
VDD
VOUT VS
S
VIN
VDD
P+ N+ P-
N+
P+
P+ N+
P+ N+
N+
P+ N-
P+ N+
P+ N+ P-
N+ I-Si
P+
P+ N+ N-
N-Si
P-Si
N+-Si
15
N阱CMOS工艺的主要流程
N阱 的形成 隔离岛(LOCOS)的形成 （ Local Oxidation of Silicon)
3.3V 3.3V
++++++++
电流
12
源极(S) 栅极(G)
漏极(D)
VG=0V VS=0V VD=3.3V
5V
漏极保持3.3V的电压，而将栅 极电压恢复到0V，这时表面的 电位提高，源漏间的通路被切 断。
13
CMOS 工艺流程
14
P阱工艺
N阱工艺
双阱工艺
VOUT VS
S
VIN
VDD
VOUT VS
♣ 淀积氮化硅
光刻有源区 场区氧化 去除有源区氮化硅及二氧化硅
N+ P-Si N+
P+
P+
N-well
25
1. 淀积氮化硅：
N-well
N-well
氧化膜生长（湿法氧化）
氮化硅生长
2. 光刻有源区：
有源区光刻版
N-well
N-well
涂胶
对版曝光
26
N-well
N-well
显影
氮化硅刻蚀、去胶
栅极电极 的形成
阈值 调节
源极、漏极 的形成
绝缘层 的形成
接触孔 的形成
铝布线 的形成
16
掩膜1： N阱光刻 N-well N-well
N-well P-Si-衬底
N+ P+
P+
N+
N+ P+
N
P-Si
17
具体步骤如下： 1．生长二氧化硅（湿法氧化）：
SiO2
Si-衬底
Si(固体)+ 2H2O SiO2（固体）+2H2
MOS集成电路的工艺
MOS集成电路的中的器件结构
6
MOSFET
7 MOS晶体管
单极型 晶体管（N沟MOSFET)
源极(S)
栅极(G)
ID
非饱和区
饱和区
VG
漏极(D)
栅极（金属）
源极
VD
绝缘层（SiO2）
漏极
n+
n+
P型硅基板
半 导 体 基 板
8
源极(S) 栅极(G)
P沟MOS晶体管的基本结构
Ti/Al - Cu/Ti/TiN Polysilicon dielectric
39
Interconnect Impact on Chip
40
掩膜8 ：刻钝化孔
Circuit
CHIP
PAD
41
三、后部封装 （在另外厂房）
（1）背面减薄 （2）切片 （3）粘片 （4）压焊：金丝球焊 （5）切筋 （6）整形 （7）所封 （8）沾锡：保证管脚的电学接触 （9）老化 （10）成测 （11）打印、包装
P+
N+
N+
P+
P+
N-well
N-well
刻蚀接触孔
去胶
35
36
掩膜7 ：光刻铝线 N-well
N+
NP+ P+ P+
N-well
1、淀积铝. 2、光刻铝 3、去胶
37
铝线
PSG 场氧 栅极氧化膜
N+ N+ P+ P+
P+区
N+区 N-well P-型硅极板 多晶硅
N-well
38
Example: Intel 0.25 micron Process 5 metal layers