微电子工艺流程(PDF 44页)
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微电子工艺
雷鑑铭 博士
华中科技大学电子科学与技术系 2005年7月
华中科技大学电子科学与技术系
课程介绍
教材：《半导体制造技术》 韩郑生 译 电子工艺出版社出版
学时：24 参考书： 1、《芯片制造》 2、《微电子科学原理与工程技术》
华中科技大学电子科学与技术系
课程讲授内容：
一. 微电子工艺概述 二. 微电子工艺步骤介绍
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
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 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。
3、淀积氮化硅
• 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 及后续工艺中，定义P型井的区域。
华中科技大学电子科学与技术系
4、P阱的形成
•将光刻胶涂在晶圆上之后，利用光刻技术， 将所要形成的P型阱区的图形定义出来，即将 所要定义的P型阱区的光刻胶去除掉。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
17、去除氮化硅
• 利用热磷酸湿式蚀刻的方法将其去 除掉。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
14、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。
• 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。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
21、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。
华中科技大学电子科学与技术系
22、活性离子刻蚀
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
• 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。
华中科技大学电子科学与技术系
23、热氧化
• 利用氧化技术，在晶圆表面形成一层氧 化层。
华中科技大学电子科学与技术系
24、NMOS源极和漏极形成
• 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砷元素注入源极 与漏极区域，而后将晶圆表面的光刻胶去除。
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 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。
华中科技大学电子科学与技术系
10、N阱退火
• 离子注入之后会严重地
破坏硅晶圆晶格的完整
Fra Baidu bibliotek
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
华中科技大学电子科学与技术系
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 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 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。
华中科技大学电子科学与技术系
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
6、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， 如硫酸或干式臭氧（O3）烧除法将光刻 胶去除。
华中科技大学电子科学与技术系
7、P阱退火及氧化层的形成
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
性。
华中科技大学电子科学与技术系
11、去除二氧化硅
• 利用湿法刻蚀方法去除晶圆表面的二氧化 硅。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
25、 PMOS源极和漏极形成
• 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 域，而后将晶圆表面之光刻胶去除。
华中科技大学电子科学与技术系
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 影响。
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
华中科技大学电子科学与技术系
1、初始清洗
• 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 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。
雷鑑铭 博士
华中科技大学电子科学与技术系 2005年7月
华中科技大学电子科学与技术系
课程介绍
教材：《半导体制造技术》 韩郑生 译 电子工艺出版社出版
学时：24 参考书： 1、《芯片制造》 2、《微电子科学原理与工程技术》
华中科技大学电子科学与技术系
课程讲授内容：
一. 微电子工艺概述 二. 微电子工艺步骤介绍
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
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 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。
3、淀积氮化硅
• 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 及后续工艺中，定义P型井的区域。
华中科技大学电子科学与技术系
4、P阱的形成
•将光刻胶涂在晶圆上之后，利用光刻技术， 将所要形成的P型阱区的图形定义出来，即将 所要定义的P型阱区的光刻胶去除掉。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
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17、去除氮化硅
• 利用热磷酸湿式蚀刻的方法将其去 除掉。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
14、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。
• 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。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
21、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。
华中科技大学电子科学与技术系
22、活性离子刻蚀
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
• 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。
华中科技大学电子科学与技术系
23、热氧化
• 利用氧化技术，在晶圆表面形成一层氧 化层。
华中科技大学电子科学与技术系
24、NMOS源极和漏极形成
• 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砷元素注入源极 与漏极区域，而后将晶圆表面的光刻胶去除。
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 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。
华中科技大学电子科学与技术系
10、N阱退火
• 离子注入之后会严重地
破坏硅晶圆晶格的完整
Fra Baidu bibliotek
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
华中科技大学电子科学与技术系
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 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 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。
华中科技大学电子科学与技术系
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
6、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， 如硫酸或干式臭氧（O3）烧除法将光刻 胶去除。
华中科技大学电子科学与技术系
7、P阱退火及氧化层的形成
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
性。
华中科技大学电子科学与技术系
11、去除二氧化硅
• 利用湿法刻蚀方法去除晶圆表面的二氧化 硅。
华中科技大学电子科学与技术系
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。
华中科技大学电子科学与技术系
25、 PMOS源极和漏极形成
• 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 域，而后将晶圆表面之光刻胶去除。
华中科技大学电子科学与技术系
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 影响。
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
华中科技大学电子科学与技术系
1、初始清洗
• 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 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。