现代CMOS工艺基本流程第九章工艺集成艺基本流程
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。
CMOS工艺流程讲解
CMOS工艺流程讲解CMOS（互补金属氧化物半导体）是一种集成电路制造工艺，它采用了一个特殊的技术，将p型和n型金属氧化物半导体结合起来形成互补结构。
CMOS工艺在现代电子行业中得到广泛应用，其优势包括低功耗、高集成度和低噪声。
首先是沉积步骤。
在沉积步骤中，将硅片放置在真空室中，然后使用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）的方法，在硅片表面上沉积一层薄膜。
这一步骤通常用于形成电阻器、电容器和金属线等元件。
接下来是光刻步骤。
在光刻步骤中，将光刻胶涂在硅片上，然后使用光刻机将特定的图案投射到光刻胶上。
通过控制光的入射角度和光的波长，可以将光刻胶中的图案传递到硅片上。
这一步骤用于定义晶体管和其他元件的形状和位置。
然后是刻蚀步骤。
在刻蚀步骤中，使用化学或物理方法将硅片上不需要的材料去除。
这一步骤可以通过湿法刻蚀或干法刻蚀来实现。
湿法刻蚀使用化学液体来溶解或氧化硅片上的材料。
干法刻蚀则使用等离子体或离子束来去除材料。
刻蚀步骤的主要目的是形成晶体管、连线和容量电极等结构。
接下来是掺杂步骤。
在掺杂步骤中，将特定的杂质加入到硅片中，改变硅片的导电性质。
掺杂可以通过离子注入或扩散来实现。
离子注入是将高能离子注入到硅片中，以改变硅片的导电性。
扩散是将杂质物质放置在硅片上，并通过高温使其扩散到硅片中。
掺杂步骤的目的是形成电阻、电容和电流源等元件。
然后是退火步骤。
在退火步骤中，加热硅片使其结构稳定，并消除在之前步骤中产生的扭曲和杂质。
退火步骤通常在高温下进行，并可以使用氮气或氢气来控制退火的速度和温度。
最后是耦合步骤。
在耦合步骤中，将不同的CMOS电路连接在一起，形成集成电路。
连接可以通过金属线、电容和寄生二极管来实现。
耦合步骤通过形成电压转换器、放大器和逻辑门等功能模块来完成整个电路。
总的来说，CMOS工艺流程是一个复杂的过程，包括沉积、光刻、刻蚀、掺杂、退火和耦合等步骤。
通过这些步骤，可以制造出低功耗、高集成度和低噪声的CMOS集成电路。
CMOS的制造流程
CMOS的制造流程CMOS（互补金属氧化物半导体）是一种常用的集成电路制造工艺，它具有低功耗、高集成度和可靠性较高等优点。
下面将详细介绍CMOS的制造工艺流程。
1.基片制备：首先需要选择合适的硅基片作为电路的基底。
硅基片需要经过一系列的加工工艺，例如清洗、去除表面氧化层和掺杂等，以便在其表面形成电路。
2.硅基片的氧化：将清洗后的硅基片放入氧化炉中，在高温下与氧气反应，使硅基片表面氧化形成一层二氧化硅（SiO2）薄膜。
薄膜厚度通常在几百埃（1埃=10^-10米）到几千埃之间。
3.光刻：光刻是制造CMOS电路中最关键的步骤之一、首先，在氧化层上涂覆光刻胶，然后将掩膜（即模具）放在光刻机上，通过紫外光对光刻胶进行曝光，使光刻胶在掩膜上形成所需的图形。
4.蚀刻：使用化学蚀刻技术，将暴露在掩膜下的部分二氧化硅进行腐蚀。
蚀刻方式通常有湿法蚀刻和干法蚀刻两种选择。
5.掺杂：为了形成PN结构的晶体管，需要将掺杂物引入硅基片中。
掺杂一般分为两步进行，首先进行扩散，将掺杂物（如磷或硼）混入氧化层下方的硅基片中，然后进行烘焙，使掺杂物在硅基片中扩散和活化。
6.浸蚀：浸蚀是为了去除光刻胶和二氧化硅的残留物，通常使用浸入酸性或碱性溶液中的技术。
7.金属化：为了连接不同电路、减小电阻和形成电路的引脚，需要在硅基片上沉积一层金属薄膜。
8.绝缘层制备：在金属覆盖层上沉积一层绝缘性氧化层，作为绝缘层，以防止不同电路之间的电互连和杂散电流。
9.上下管连接：通过开孔技术，将绝缘层上的金属层暴露出来，并用金属填充孔洞以连接不同层次的电路。
10.封装：最后一步是封装，将芯片固定在塑料或陶瓷封装中，并通过引脚与外部电路进行连接。
以上就是CMOS制造工艺的大致流程。
当然，CMOS的制造工艺流程非常复杂，其中涉及到很多细节和步骤，同时每一步也有很多不同的变种和改进。
由于篇幅有限，上述只是对CMOS的制造工艺流程进行了简要介绍。
对于深入了解CMOS制造工艺的读者来说，建议详细学习相关的专业资料或参考相关的科学论文。
简述cmos的基本工艺流程
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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（亦称互补金属氧化物半导体）集成电路是一种常见且重要的电子器件制造工艺。
本文将介绍CMOS集成电路的基本制造工艺，并详细讨论其各个步骤和关键技术。
CMOS集成电路的制造工艺主要分为以下几个步骤：晶圆清洗、氧化层形成、光刻、扩散/离子注入、蚀刻、金属化、测试和封装。
首先是晶圆清洗。
在制造CMOS集成电路之前，需要对晶圆进行彻底的清洗，以去除表面的杂质和污染物，确保晶圆表面的纯净度和平整度。
接下来是氧化层形成。
通过在晶圆表面形成氧化层，可以保护晶圆表面免受外界环境的影响，并提供一个良好的绝缘层。
这一步骤通常通过将晶圆暴露于高温氧气环境中完成。
第三个步骤是光刻。
光刻是一种通过光敏感树脂和紫外光进行图案转移的技术。
在CMOS制造中，光刻用于在氧化层上形成图案，以指导后续步骤中的材料沉积、蚀刻和离子注入等过程。
扩散/离子注入是CMOS制造中的关键步骤之一。
通过在晶圆表面扩散和注入特定的杂质，可以改变晶圆的电学特性。
这些杂质通常是掺杂剂，如硼、磷或砷等，用于调节晶体管的导电性能。
蚀刻是一种通过化学反应或物理过程去除晶圆表面的一部分材料的技术。
在CMOS制造中，蚀刻用于去除氧化层和其他不需要的材料，以形成所需的结构和电路。
金属化是指在晶圆表面沉积金属层，用于连接和引出电路。
金属化通常使用物理气相沉积或化学气相沉积技术，将金属材料沉积在晶圆表面，并通过光刻和蚀刻等工艺形成所需的金属线路。
测试是CMOS制造的重要环节之一。
在制造过程中，需要对晶圆进行各种测试，以确保电路的功能和性能符合设计要求。
这些测试通常包括电学测试、可靠性测试和尺寸测量等。
最后是封装。
封装是将晶圆切割成单个芯片，并将其封装在塑料或金属包装中的过程。
封装不仅可以提供机械保护和环境隔离，还可以提供引脚和连接线路，使芯片可以与外部电路连接。
CMOS集成电路的制造工艺是一项复杂而精密的工作，需要高度的技术和设备支持。
现代CMOS工艺基本流程
N- Well
P- Well Silicon Epi Layer P-
Silicon Substrate P+ 19
平面视图
• 完成N-阱和P-阱
Cross Section
Trench Oxide N- Well P- Well
20
牺牲氧化层生长
• 牺牲氧化层生长
– 厚度约25nm – 用来捕获Si表面的缺陷
Photoresist
N+ Drain
N+ Source
P- Well Silicon Epi Layer P-
Silicon Substrate P+ 41
PMOS管源/漏注入
• PMOS管源/漏注入
– 浅深度、重掺杂的BF2+离子注入，形成了重 掺杂的源/漏区
– 隔离侧墙阻挡了栅区附近的注入
BF2 (+) Ions
Silicon Substrate P+ 10
除去Si3N4
• 除去Si3N4
– 热磷酸(H3PO4)湿法刻蚀，约180℃
Future PMOS Transistor
Future NMOS Transistor
Silicon Epi Layer P-
Silicon Substrate P+ 11
平面视图
– 化学气相淀积(CVD) No current can flow through here!
Future PMOS Transistor
Silicon Dioxide Silicon Nitride Future NMOS Transistor
Silicon Epi Layer P-
Silicon Substrate P+ 9
cmos制造工艺流程
cmos制造工艺流程
CMOS（亦称为互补金属氧化物半导体）制造工艺是一种用于
制造集成电路的技术流程。
以下是CMOS制造工艺的一般流程：
1. 取得单晶硅衬底：以硅材料为原料，通过化学或物理方法制备出高纯度的单晶硅衬底。
2. 衬底清洗：将单晶硅衬底通过一系列的化学清洗步骤，去除表面的污染物和杂质。
3. 生长氧化层：在单晶硅衬底表面沉积一层薄的二氧化硅
（SiO2）作为绝缘层，用于隔离电路的各个部分。
4. 形成门电极：通过光刻和蚀刻等工艺，在氧化层上制造出门电极的图案。
5. 形成导体层：在门电极上沉积一层导体材料（通常是多晶硅），并使用光刻和蚀刻工艺，制造出导线和连接器件的图案。
6. 衬底掺杂：通过离子注入或扩散方法向单晶硅衬底中掺入其他原子，改变其电性质，形成PN结或NMOS、PMOS晶体管
的源、漏区域。
7. 形成互连层：在导体层上沉积一层绝缘材料作为隔离层，通过光刻和蚀刻等工艺开孔，并通过金属沉积和蚀刻工艺，形成互连层，用于连接各个晶体管和电路元件。
8. 形成层间绝缘层：在互连层上再沉积一层绝缘材料作为层间绝缘层，隔离各个互连层。
9. 形成上层金属层：继续进行金属沉积和蚀刻工艺，形成上层金属层，用于提供更多的互连和功耗传输。
10. 形成保护层：最后加上一层绝缘材料作为保护层，用于保
护芯片表面。
11. 磊晶：在某些CMOS工艺中，还会执行磊晶工艺，用于沉积其他材料层，如硅锗合金，以提高晶体管性能。
总而言之，CMOS制造工艺是一个复杂的流程，涉及到多个步骤和工艺，以制造出集成电路的各个组成部分。
每个步骤都需要高度精确和精密控制，以确保最终产品的质量和性能。
现代CMOS工艺基本流程课件
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版图制作流程
01
02
03
04
使用版图设计软件进行电路图 和版图的绘制。
进行版图验证，检查版图的正 确性和可制造性。
将版图导出为光刻胶胶片或掩 膜版。
进行光刻、刻蚀、掺杂等工艺 步骤，制造出与版图一致的芯
片。
CHAPTER 06
掺杂与退火处理
掺杂工艺
掺杂定义
掺杂是将某些元素（如磷、硼、 砷等）添加到半导体材料中，以
晶圆制备与清洗
晶圆制备
外圆加工
将单晶硅切割成一定直径的圆 形硅片。
研磨加工
通过研磨工艺将芯片表面磨平 ，去除切割过程中产生的损伤 层。
拉单晶
生长高质量的单晶硅，是制造 集成电路的基础。
切片加工
将硅片切割成更小的芯片单元 。
抛光加工
通过化学和机械抛光，使芯片 表面达到原子级的平整度。
晶圆清洗
01
02
热氧化法
干法氧化
通过高温反应，使硅片与氧气反 应形成二氧化硅层。
湿法氧化
利用化学溶液与硅片反应，生成 二氧化硅层。
化学气相沉积（CVD）
反应气体在反应室中高温分解，形成 薄膜。
常用的反应气体包括硅烷、氧气、氮 气等。
物理气相沉积（PVD）
利用物理方法将材料蒸发沉积到基底上。 常用的蒸发源包括电子束蒸发、磁控溅射等。
CHAPTER 07
封装与测试
封装工艺
芯片切割
01 将晶圆上生长的芯片切割ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ独
立的个体。
芯片贴装
02 将芯片粘贴在封装基板上，常
用的是引线键合和倒装芯片技 术。
封装基板
现代CMOS工艺基本流程培训课程
现代CMOS工艺基本流程培训课程1. 简介现代CMOS工艺是集成电路制造中最常用的工艺之一。
本文档将介绍现代CMOS工艺的基本流程，包括工艺步骤、材料选择、设备要求以及常见问题等内容。
通过本课程的学习，您将深入了解CMOS工艺的基本原理和流程，并具备一定的工艺控制能力。
2. CMOS工艺概述CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种使用金属氧化物半导体场效应晶体管制造集成电路的工艺。
它具有低功耗、低噪声、高可靠性等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
3. CMOS工艺步骤现代CMOS工艺一般包含以下步骤：3.1 芯片设计在CMOS工艺中，首先需要进行芯片的设计，包括电路设计、逻辑设计和布局设计等。
设计人员根据应用需求和性能指标，确定电路结构和器件参数。
3.2 掩膜制备接下来，需要通过光刻技术制备掩膜，用于定义器件和电路的形状。
光刻技术是将掩膜上的图案通过光刻胶传输到芯片表面的关键步骤。
3.3 晶片准备在掩膜制备完成后，需要准备晶片供后续的工艺步骤使用。
晶片准备包括晶片清洗、化学处理和表面处理等步骤，以确保晶片表面的洁净和平整。
3.4 掺杂掺杂是CMOS工艺中的重要步骤，用于调控半导体材料的导电性能。
通过控制掺杂材料和掺杂条件，可以改变半导体材料的导电类型和浓度。
3.5 陶瓷制备在掺杂完成后，需要进行陶瓷制备，用于形成绝缘层和金属线。
陶瓷制备包括薄膜生长、氧化、沉积和蚀刻等步骤。
3.6 金属化金属化是CMOS工艺中的最后一步，用于连接芯片上的不同器件和电路。
通过金属化工艺，可以制备出相应的金属导线和连接器，实现电路之间的互连。
4. CMOS工艺材料选择在CMOS工艺中，选择合适的材料对工艺的性能和成本具有重要影响。
常用的CMOS工艺材料包括硅、氮化硅、聚合物、金属和半导体材料等。
不同的工艺步骤和器件要求不同的材料特性，因此需要综合考虑各种因素来选择合适的材料。
cmos的制作工艺
CMOS的制作工艺CMOS（互补金属氧化物半导体）的制作工艺包括多个步骤，以下是一个简化的CMOS制作工艺流程：1.晶圆准备：这是CMOS制作的第一步，涉及对晶圆进行清洗和处理，以确保晶圆表面的纯净度。
这一步的主要目的是去除晶圆表面的脏污和氧化层。
2.沉积技术：在晶圆表面上沉积各种材料，例如用于制造MOS（金属氧化物半导体）结构的氧化硅层。
这一步骤可以通过热氧化、化学气相沉积或物理气相沉积等技术实现。
3.光刻：使用光刻技术将设计好的图案转移到晶圆表面。
这个过程包括光致裂解光刻胶图层、紫外辐照胶图案和显像等步骤。
4.刻蚀：通过刻蚀去除不需要的材料，形成电路和器件的轮廓。
刻蚀技术有多种，包括干法和湿法刻蚀等。
5.抛光：通过抛光技术使BPSG表面光滑，以提高后续步骤的加工质量。
6.接触孔光刻和刻蚀：这是定义接触孔的关键步骤，接触孔是连接金属和底层器件的通道。
7.除去光刻胶：在完成光刻和刻蚀后，需要去除剩余的光刻胶，以便进行后续的加工步骤。
8.沉积金属层：这是制作CMOS工艺中的关键步骤之一，需要在晶圆上沉积多个不同层，如钛、钛氮化物和铝铜等，这些层共同形成电路和器件的结构。
9.抛光和填充：通过CMP技术抛光表面，并使用钨等材料填充接触孔，以实现金属和底层器件的连接。
10.测试和封装：在完成制造后，对芯片进行测试和筛选，然后进行封装和出货。
以上是CMOS制作工艺的大致流程，实际生产过程更为复杂，每一步都有严格的质量控制和要求，以确保最终产品的性能和可靠性。
在CMOS制作工艺中，需要注意以下事项：1.电源电压：使用TTL集成电路时，电源电压不能高于+5.5V，且不能将电源与地颠倒错接，否则可能会因过大电流而损坏器件。
此外，电路的各输入端不能直接与高于+5.5V和低于-0.5V的低内阻电源连接，以防器件过热而烧坏。
2.输出端使用：除三态和集电极开路的电路外，TTL集成电路的输出端不允许并联使用。
如果将输出端并联以实现线与功能，应在其输出端加一个预先计算好的上拉负载电阻到VCC。
CMOS工艺流程
CMOS工艺流程CMOS（互补金属氧化物半导体）是一种常见的集成电路制造工艺。
它是基于金属-氧化物-半导体结构的高度集成技术。
1.衬底准备：首先，选择适当的衬底材料，常见的有硅（Si）和石英（SiO₂）等。
然后将衬底进行清洗和抛光，以去除表面的杂质和缺陷。
2.硅片清洗：将衬底放入清洗槽中进行超声波清洗，以去除表面的尘埃和污染物。
3.氧化层生长：将衬底放入高温炉中，在气氛中加热，使金属附着到衬底表面，形成一层氧化层（SiO₂）。
氧化层的厚度可以根据具体的设计要求进行调节。
4.掩膜制备：使用光刻技术将光刻胶涂在氧化层上，然后将掩膜对准到光刻胶表面，暴露出需要形成器件的区域。
5.硅片刻蚀：将已经暴露的光刻胶进行蚀刻，将不需要的部分去除，留下所需形状的光刻胶。
6.柱述制备：使用金属蚀刻液将暴露的氧化层进行蚀刻，留下需要形成的柱状结构。
7.掩膜去除：将剩余的光刻胶去除，使暴露的表面为下一步骤做准备。
8.掺杂：使用离子注入设备将杂质引入柱状结构中，以调节其导电性和控制器件的特性。
9.金属沉积：使用物理或化学方法在暴露的表面上沉积金属，以形成导线、接触和电极等结构。
10.电阻结构制备：使用光刻技术和刻蚀技术在暴露的表面上形成电阻器件。
11.绝缘层制备：在金属结构上形成一层绝缘层，以确保电路之间的电气隔离。
12.封装测试：最后，将芯片进行封装，以保护芯片免受外部环境的影响，并进行性能测试，以确保芯片符合设计要求。
总结起来，CMOS工艺流程是一个复杂的过程，需要多个步骤的精确控制和高度集成的技术。
它的主要步骤包括衬底准备、硅片清洗、氧化层生长、掩膜制备、硅片刻蚀、柱述制备、掩膜去除、掺杂、金属沉积、电阻结构制备、绝缘层制备和封装测试等。
通过这些步骤，可以制造出集成电路芯片，具有高度集成、低功耗、高性能和高稳定性的优点。
cmos工艺流程
cmos工艺流程CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术是一种集成电路制造中常用的工艺流程，其特点是功耗低、噪音小和稳定性好。
CMOS工艺流程主要包括晶圆制备、沉积、光刻、腐蚀、离子注入和封装等几个关键步骤。
首先是晶圆制备。
通常采用硅片作为晶圆材料。
首先对硅片进行清洁处理，然后进行抛光，使其表面更加光滑。
接下来通过扩散或离子注入等方法在晶圆上形成掺杂区域，用于制作晶体管的源、漏和栅极。
接下来是沉积步骤。
沉积主要包括两种类型：化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。
CVD是通过在晶圆上加热的同时将气体中的前驱体分子分解并沉积在表面上，形成所需的薄膜。
PVD则是通过物理手段将固体材料蒸发或溅射到晶圆表面，形成薄膜。
然后是光刻步骤。
光刻是利用光源和掩模板来定义芯片上的结构和图案。
首先涂覆光刻胶在晶圆表面，然后将掩模板放在光刻仪上，并通过紫外光照射光刻胶。
然后将光刻胶进行显影，形成所需的结构图案。
接下来是腐蚀步骤。
腐蚀主要用于去除不需要的材料。
可以通过化学腐蚀或物理蒸发来实现。
通过控制腐蚀时间和条件，可以精确控制腐蚀速率和位置，从而形成所需的结构。
接下来是离子注入步骤。
离子注入主要用于调节晶圆上不同区域的电性能。
通常会选取金属离子，如硼、磷或砷等，将其嵌入晶圆中，从而改变晶圆的电性能。
离子注入可以通过电子束或离子束直接实现。
最后是封装步骤。
封装是将芯片封装到封装基板或包装材料中，以保护芯片并提供电连接。
通常将芯片粘接在封装基板上，并使用焊接或线缆连接芯片和外部电路，然后封装基板和芯片进行封装，保护芯片免受环境影响。
以上就是CMOS工艺流程的基本步骤。
CMOS技术在集成电路制造中应用广泛，它具有低功耗、高稳定性和高集成度等优点，是现代电子技术领域的重要组成部分。
随着科技的发展，CMOS工艺流程也在不断完善和改进，以满足不断增长的电子产品需求。
9、CMOS工艺--现代CMOS工艺基本流程
工艺集成
工艺目的：
① 形成薄膜：化学反应，PVD，CVD，旋涂，电镀； ② 光刻：实现图形的过渡转移； ④ 刻蚀：最后图形的转移； ③ 改变薄膜：注入，扩散，退火；
器件的制备：各种工艺的集成
MOS，CMOS，
4
工艺的选择
器件参数：
阈值电压, 击穿电压, 漏电流, 增益,…
工艺参数：
厚度, 介电常数, 应力, 浓度, 速度,…
淀积铝薄膜之前，先淀积一层重磷或重砷掺杂的多晶硅薄膜，构成 Al-重磷(砷)掺杂多晶硅双层金属化结构。
Al - 掺杂多晶硅双层金属化结构已成功地应用于nMOS工艺中。
3、铝-阻挡层结构
在铝与硅之间淀积一个薄金属层，替代重磷掺杂多晶硅层，阻止铝与 硅之间的作用，从而抑制Al尖楔现象。这层金属称为阻挡层。
宽度为w，厚度为d的铝引线，与硅接触的接触孔 面积为A，如图所示。
Al/Si接触中的改进
1、 Al-Si合金 金属化引线 为了解决Al的尖楔问题，在纯Al中加入硅至饱和，形成Al-Si合金
，代替纯Al作为接触和互连材料。但是，在较高合金退火温度时溶解 在Al中的硅，冷却过程中又从Al中析出。硅从Al-Si合金薄膜中析出是 Al-Si合金在集成电路中应用的主要限制: 2、铝- 掺杂多晶硅双层金属化结构
在400-500℃退火温度范围内，Si在Al薄膜中的扩散系数比在晶 体Al中大40倍。这是因为Al薄膜通常为多晶，杂质在晶界的扩散 系数远大于在晶粒内的扩散系数。
(2) Al与SiO2的反应
3SiO2 4Al 3Si 2Al2O3
Al与SiO2反应对于Al在集成电路中的应用十分重要： ➢Al与Si接触时，可以“吃”掉Si表面的自然氧化层，使
– CMP除去表面的氧化层 – 到Si3N4层为止
现代CMOS工艺基本流程
Silicon Epi Layer P
-
Silicon Substrate P+ 16
硼离子注入
• 硼离子注入
– 高能硼离子注入 – 形成局部P型区域，用于制造NMOS管
Boron (+) Ions
Photoresist
N Well
-
P Well
-
Silicon Epi Layer P
-
Silicon Substrate P+ 17
Gate Oxide
N Well
P Well Silicon Epi Layer P Silicon Substrate P+ 29
-
光刻胶成形
• 光刻胶成形
– 用于控制NMOS管的衔接注入
Photoresist
N Well
-
P Well Silicon Epi Layer P Silicon Substrate P+ 30
N Well
-
P Well Silicon Epi Layer P Silicon Substrate P+ 26
-
除去光刻胶
Poly Gate Electrode
Gate Oxide
N Well
-
P Well Silicon Epi Layer P Silicon Substrate P+ 27
Sacrificial Oxide
N Well
-
P Well Silicon Epi Layer P Silicon Substrate P+ 21
-
除去牺牲氧化层
• 除去牺牲氧化层
– HF溶液湿法刻蚀 – 剩下洁净的Si表面
现代CMOS工艺基本流程第九章工艺集成艺基本流程
利用溅射和CVD方法对沟槽和通孔进行金属Cu的填充淀积时，容易形成 孔洞，抗电迁移能力差。因此在Cu互连集成工艺中，向通孔和沟槽中填充 Cu的工艺，目前普遍采用的是具有良好台阶覆盖性、高淀积速率的电镀或 化学镀的方法。
电镀法
在电镀法填充Cu的工艺中，一般是采用CuSO4与H2SiO4的混合溶液作为 电镀液，硅片与外电源的负极相接，通电后电镀液中的Cu2+由于受到负电 极的作用被Cu籽晶层吸引，从而实现了Cu在籽晶层上的淀积。
✓ MOSFET晶体管是自隔离，可有较高的密度， 但邻近的器件会有寄生效应；
希望场区的VT大,保证寄生MOSFET的电流小于1pA；
增加场区VT 的方法:
✓ 场氧化层增厚:栅氧化层的7-10倍； ✓ 增加场氧化区下面掺杂浓度(Channel-Stop Implant，
沟道阻断注入)；
氮化硅 p+
为了保证高可靠性、高产率及低电阻的通孔淀积，通孔的预清洁工艺、 势垒层和籽晶层的淀积工艺，通常需要在不中断真空的条件下、在同一个 淀积系统中完成。
化学镀与电镀工艺不同的是无需外接电源，它是通过金属离子、还原 剂、复合剂、pH调节剂等在需要淀积的表面进行电化学反应实现Cu的 淀积。
Cu-CVD工艺
尽管利用CVD方法向通孔和沟槽中填充Cu，可靠性比较差，但与电 镀或化学镀工艺相比，采用CVD方法与CMOS工艺有更好的工艺兼容 性。
随着互连层数的增加和工艺特征尺寸的缩小，对硅片表面平整度的要 求也越来超高，金属层和介质层都需要进行平坦化处理，以减小或消除 台阶的影响，改善台阶覆盖的效果。
可以采用一些简单的方法改善硅片表面的平整度。
例如，对真空蒸发来说，改善台阶覆盖的方法，是使用行星旋转式 真空淀积装置，通过蒸发源和衬底相对方向的连续改变，有效地消除 蒸发死角，从而增加淀积率的均匀性。
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(2) Al与SiO2的反应
3 S2 i O 4 A l3 S i2 A 2 O 3 l
Al与SiO2反应对于Al在集成电路中的应用十分重要： ➢Al与Si接触时，可以“吃”掉Si表面的自然氧化层，使Al/Si
宽度为w，厚度为d的铝引线，与硅接触的接触孔 面积为A，如图所示。
Al/Si接触中的改进
1、 Al-Si合金 金属化引线 为了解决Al的尖楔问题，在纯Al中加入硅至饱和，形成Al-Si合金
，代替纯Al作为接触和互连材料。但是，在较高合金退火温度时溶解 在Al中的硅，冷却过程中又从Al中析出。硅从Al-Si合金薄膜中析出是 Al-Si合金在集成电路中应用的主要限制: 2、铝- 掺杂多晶硅双层金属化结构
现代CMOS工艺 基本流程
半导体衬底 掺杂 氧化 光刻技术 刻蚀技术 薄膜技术
集成电路的工艺集成： 运用各类单项工艺技术（外延、氧化、气相沉积、光
刻、扩散、离子注入、刻蚀以及金属化等工艺）形成电路 结构的制造过程。
薄膜形成
光刻
掺杂、刻蚀
工艺目的：
① 形成薄膜：化学反应，PVD，CVD，旋涂，电镀； ② 光刻：实现图形的过渡转移； ④ 刻蚀：最后图形的转移； ③ 改变薄膜：注入，扩散，退火；
铝
1.1 铝是一种经常被采用的金属互连材料，主要优点是: ➢ 在室温下的电阻率仅为2.7μΩ·cm； ➢ 与n+、p+硅或多晶硅的欧姆接触电阻可低至10-6Ω/cm2； ➢ 与硅和磷硅玻璃的附着性很好； ➢ 经过短时间热处理后，与SiO2、Si3N4等绝缘层的黏附性很好； ➢ 易于淀积和刻蚀。
金属铝膜的制备方法
淀积铝薄膜之前，先淀积一层重磷或重砷掺杂的多晶硅薄膜，构成 Al-重磷(砷)掺杂多晶硅双层金属化结构。
Al - 掺杂多晶硅双层金属化结构已成功地应用于nMOS工艺中。
3、铝-阻挡层结构
在铝与硅之间淀积一个薄金属层，替代重磷掺杂多晶硅层，阻止铝与 硅之间的作用，从而抑制Al尖楔现象。这层金属称为阻挡层。
p+ P型衬底
氮化硅 p+
SiO2 属及金属性材料在集成电路技术中的应用被称为金属化。
按其在集成电路中的功能划分，金属材料可分为三大类：
➢ MOSFET栅电极材料：早期nMOS集成电路工艺中使用较多的
是铝栅，目前CMOS集成电路工艺技术中最常用的是多晶硅栅。
➢ 互连材料：将芯片内的各独立元器件连接成具有一定功能的电路
铝应用于集成电路中的互连引线，主要是采用溅射方法制备，淀积速 率快、厚度均匀、台阶覆盖能力强。
Al/Si接触中的几个物理现象
(1) Si在Al中的扩散
Si在Al中的溶解度比较高，在Al与Si接触处，在退火过程中， 会有大量的Si原子溶到Al中。溶解量不仅与退火温度下的溶解度 有关，还与Si在Al中的扩散情况有关。
模块。铝是广泛使用的互连金属材料，目前在ULSI中，铜互连金属 材料得到了越来越广泛的运用。
➢ 接触材料：直接与半导体接触，并提供与外部相连的连接点。
铝是一种常用的接触材料，但目前应用较广泛的接触材料是硅化物， 如铂硅(PtSi)和钴硅(CoSi2)等。
集成电路中使用的金属材料，除了常用的金属如Al，Cu，Pt，W 等以外，还包括重掺杂多晶硅、金属硅化物、金属合金等金属性材 料。
✓ MOSFET晶体管是自隔离，可有较高的密度， 但邻近的器件会有寄生效应；
希望场区的VT大,保证寄生MOSFET的电流小于1pA；
增加场区VT 的方法:
✓ 场氧化层增厚:栅氧化层的7-10倍； ✓ 增加场氧化区下面掺杂浓度(Channel-Stop Implant，
沟道阻断注入)；
氮化硅 p+
的欧姆接触电阻降低；
➢Al与SiO2的作用改善了集成电路中Al引线与下面SiO2的黏 附性。
Al/Si接触中的尖楔现象
尖楔现象：由于硅在铝中的溶解度较大，在Al/Si接触中，Si在Al膜的晶 粒间界中快速扩散离开接触孔的同时，Al也会向接触孔内运动、填充因 Si离开而留下的空间。如果Si在接触孔内不是均匀消耗，Al就会在某些 接触点，像尖钉一样楔进Si衬底中去，如果尖楔深度大于结深，就会使 pn结失效，这种现象就是Al/Si接触中的尖楔现象。
器件的制备：各种工艺的集成
MOS，CMOS，
器件参数：
阈值电压, 击穿电压, 漏电流, 增益,…
工艺参数：
厚度, 介电常数, 应力, 浓度, 速度,…
工艺条件：
温度, 压强, 时间, 功率, 剂量,气体流量, …
✓ 由于MOSFET的源、漏与衬底的导电类型不同， 所以本身就是被PN结所隔离，即自隔离(self-isolated)；
➢ 与n+，p+硅或多晶硅能够形成欧姆接触，接触电阻小； ➢ 长时期在较高电流密度负荷下，抗电迁移性能要好； ➢ 与绝缘体（如SiO2）有良好的附着性； ➢ 耐腐蚀； ➢ 易于淀积和刻蚀； ➢ 易于键合，而且键合点能经受长期工作； ➢ 多层互连要求层与层之间绝缘性好，不互相渗透和扩散。
2.1 .1
利用溅射和CVD方法对沟槽和通孔进行金属Cu的填充淀积时，容易形成 孔洞，抗电迁移能力差。因此在Cu互连集成工艺中，向通孔和沟槽中填充 Cu的工艺，目前普遍采用的是具有良好台阶覆盖性、高淀积速率的电镀或 化学镀的方法。
为了形成好的欧姆接触，一般采用双层结构，硅化物作为欧姆接触， TiN、TaN或WN作为阻挡层。
2.2.2 Cu作为互连材料
Cu的性质与铝不同，不能采用传统的以铝作为互连材料的布线工艺。 以Cu作为互连的集成技术是IC制造技术进入到0.18μm及其以下时代必须 面对的挑战之一。
对以Cu作为互连的工艺来说，目前被人们看好并被普遍采用的技术方 案是双大马士革(Dual Damascene) (双镶嵌)工艺。 主要特点：对任何一层进行互连材料淀积的同时，也对该层与下层之间 的通孔(Via)进行填充，而CMP平整化工艺只对导电金属层材料进行。与 传统的互连工艺相比，工艺步骤得到简化，工艺成本也相应降低。