集成电路工艺试验

2、利用探针台和图示仪，对自己制作的 铝栅CMOS IC芯片进行检测。
CMOS IC的基本工艺步骤

CMOS IC集成电路的五个基本工艺步骤是： 氧化层生长、光刻、掺杂（热扩散或离子 注入）、淀积（蒸发）和刻蚀等步骤。
CMOS IC制造的工艺步骤


（一）氧化层生长 生长SiO2薄膜的方法有多种， 如热氧化、 阳极氧化、 化学气相淀积等。 其中以热氧 化和化学气相淀积（CVD）最为常用。 热氧化生成SiO2薄膜是将硅片放入高温 （1000～1200 °C）的氧化炉内然后通入氧 气， 在氧化环境中使硅表面发生氧化, 生成 SiO2薄膜。
集成电路工艺实验
目

录


1、实验一：CMOS IC单片集成工艺与方法 2、实验二：测量晶体管9014的β值和BVce 3、实验三：数字电路功能测量 4、实验四：L-edit进行集成电路的设计
实验一 CMOS IC单片集成工艺与方法

一、实验教学目的
1、完成铝栅CMOS IC整个工艺流程的实 验操作，制作出铝栅CMOS IC实验芯片；
N型 3英寸<100> Si

工序10：NMOS管源漏区磷预扩散
NMOS管源漏区磷预扩散
氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+
N型 3英寸<100> Si

工序11：NMOS管源漏区磷再扩散（氧化）
NMOS管源漏区磷再扩散（氧化）
氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+
N型 3英寸<100> Si

硼扩散形成P阱 氧化层 P阱区
N型 3英寸<100> Si

工序5：P阱区再扩散（湿氧氧化）
P阱区再扩散（湿氧氧化） 氧化层 P阱区
N型 3英寸<100> Si

工序6：通过光刻、刻蚀定义PMOS管源漏区
第二次光刻（正胶）、刻蚀定义PMOS管源漏区
掩膜版 光刻胶 氧化层 P阱区
N型 3英寸<100> Si
CMOS IC制造的工艺步骤

(四)淀积掩膜层

经过扩散或离子注入后，必须在硅表面做 一层膜，这个过程就是淀积。制备掩膜的 方法很多，多采用化学气相淀积技术。
CMOS IC制造的工艺步骤

（五）刻蚀(即腐蚀)

刻蚀是利用化学或物理的办法有选择的去 除不需要材料的工艺过程。刻蚀的要求取 决于要制作的特征图形的类型，特征尺寸 的缩小使刻蚀工艺中对尺寸的控制要求更 严格。
一次高温氧化
氧化层
N型 3英寸<100> Si

工序3：通过光刻和刻蚀来定义P阱区。（涂胶3000转
/30秒, 前烘，60秒100度，曝光5.3秒，显影15秒，后烘5分钟120°，刻蚀2 分30秒）
第一次光刻（正胶）、刻蚀定义P阱区
掩膜版 光刻胶 氧化层
N型 3英寸<100> Si

工序4：P阱区硼预扩散
铝栅CMOS IC制造工艺流程
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 工 艺 准 备 工 序 名 称 硅片准备 一次氧化 光刻P阱区、刻蚀 P阱区硼注入（外协） P阱推进及氧化 光刻PMOS管源漏区、刻蚀 PMOS管源漏区硼预扩散 工 艺 要 求 3”N型＜100＞，电阻率3～6Ωcm，数量：3片，划标记A1~A3， B1~B3…… 清洗程序A，干氧氧化，tox = 200nm ~ 300nm 湿法腐蚀，不去胶 注入能量：80KEV，注入剂量：2.0E13 1200℃干氧氧化，时间5小时，tox =300nm ~ 500nm，R□＝ 2500Ω/□，Xj ＝4.0μm 清洗程序E 清洗程序A，950℃，30分钟源

工序7：PMOS管源漏区硼预扩散
PMOS管源漏区硼预扩散 氧化层 P阱区
N型 3英寸<100> Si

工序8：PMOS管源漏区硼再扩散（氧化）
PMOS管源漏区硼再扩散（氧化） 氧化层 P+ P+ P阱区
N型 3英寸<100> Si

工序9：通过光刻、刻蚀定义NMOS管源漏 区
第三次光刻（正胶）、刻蚀定义NMOS管源漏区 掩膜版 光刻胶 氧化层 P+ P+ P阱区
CMOS IC制造的工艺步骤





（二）光刻 (1) 涂胶 (2) 前烘 (3) 曝光 (4) 显影 (5) 坚膜 (6) 腐蚀 (7) 去胶
CMOS IC制造的工艺步骤

（三）掺杂工艺
集成电路生产过程中要对半导体基片的一 定区域掺入一定浓度的杂质元素， 形成不 同类型的半导体层， 来制作各种器件。
铝栅P阱CMOS IC工艺


工序1：备片，也就是准备硅片，本实验选 用3英寸N型＜100＞，电阻率 3～6Ωcm硅片，做上标记。
原始硅片
N型 3英寸<100> Si

工序2：一次高温氧化。氧化之前，将硅片 按标准工序清洗，氮气吹干或甩干备用。 将清洗硅片放入氧化炉中，采用干氧或湿 氧工艺完成硅片氧化。
工序12：光刻栅孔、刻蚀
第四次光刻（正胶）、刻蚀栅孔
掩膜版 光刻胶 氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+
N型 3英寸<100> Si

工序13：栅氧化（10nm左右二氧化硅干氧 氧化）
栅氧化 氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+
N型 3英寸<100> Si

工序14：光刻Biblioteka Baidu触孔、刻蚀
第五次光刻（正胶）、刻蚀接触孔、去胶 掩膜版 光刻胶 氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+
PMOS管源漏区硼再扩散（氧化） 清洗程序B ，950℃干湿干 tox =250nm ~ 350nm 光刻NMOS管源漏区、刻蚀 NMOS管源漏区磷扩散 光刻栅孔、刻蚀 栅氧化 光刻接触孔、刻蚀 蒸发铝 光刻铝电极、刻蚀铝 芯片测试 清洗程序A 清洗程序E 扩散前清洗程序A，950℃，30分钟 源扩散后清洗程序B 清洗程序E 950℃干氧氧化，tox = 40nm ~ 60nm 清洗程序E 清洗程序C，tAl = 0.5μm ~ 1.0μm 清洗程序E Vtp＝－0.3V～－3.0V ，Vtn＝0.3V～3.0V，BVds≥10V
N型 3英寸<100> Si

工序15：蒸发铝
蒸发铝 铝电极 氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+
N型 3英寸<100> Si

工序16：光刻铝电极、刻蚀铝
第六次光刻（正胶）、刻蚀铝电极 掩膜版 光刻胶 铝电极 氧化层 P+ P+ N+ P阱区 N+