微电子工程学7

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第7章 微电子器件工艺实例 7.2 0.8μ m 双层多晶双层金属CMOS双阱工艺流程实例
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第7章 微电子器件工艺实例 7.2 0.8μ m 双层多晶双层金属CMOS双阱工艺流程实例
9 10 11 氧化 n-阱区上SiO2厚度300 nm HF 1:10 去除Si3N4上的氧化层 n-阱区上剩余SiO2厚度≥200nm H3PO4/50MIN
P-阱区的周界 E=60KeV，D=5*10E13（BF2 ）
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24 局部氧化 场区上SiO2厚度500 nm
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第7章 微电子器件工艺实例 7.2 0.8μ m 双层多晶双层金属CMOS双阱工艺流程实例
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淀积隔离介质2
涂SOG（2次） 等离子腐蚀凸起 淀积隔离介质3
700 nm
130 nm 厚度剩余1100 nm 700 nm
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 工 序 名 称 编制批次 Si3N4下面的氧化 淀积Si3N4 说 衬底（100） SiO2厚度30 nm Si3N4厚度100 nm 明
投影光刻对版标记
等离子腐蚀Si3N4/用 H2SO4+H2O2去胶 对版标记上剩余SiO2厚度≥10 nm
投影光刻n-阱
等离子腐蚀Si3N4 离子注入n-阱/用H2SO4+H2O2 去胶 n-阱区上剩余SiO2厚度≥10nm （对版标记处Si被腐蚀） E=120KeV，D=6*10E12 （P）
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TiN
喷涂AlTiSi
厚度约135 nm
厚度约500 nm
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投影光刻Metal1
等离子腐蚀Metal1 防腐蚀处理/等离子去胶 在成形气体中退火 去除SiO2厚度≤100 nm H2O2 /H2O
投影光刻引线孔3
等离子腐蚀/等离子去胶 清洁引线孔3 喷涂metal2（雾化处理） 喷涂metal2（雾化处理） 1μm 1μm 角度75~80o
投影光刻metal2
等离子腐蚀metal2 防腐蚀处理/等离子去胶 淀积钝化层磷硅玻璃 去除SiO2厚度≤100nm H2O2 /H2O 700 nm
投影光刻钝化层
33 34 35 36 37
投影光刻埋孔
湿法化学腐蚀SiO2/H2SO4+H2O2 去胶 淀积poly1 磷扩散 腐蚀磷硅玻璃 HF 1:10 Poly1厚度350nm Poly1掺磷 RS=30~50Ω/□ HF 1:10
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栅氧化及开启电 压调整：
1、去掉氮化硅和 缓冲SiO2。
2、栅氧化：在 HCl气氛中干氧氧 化 生 长 SiO2 约 40nm。 3、用硼离子注入 调节开启电压， 剂量 6*1011cm-2 ， 能量100keV
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LPCVD淀积多 晶硅层，厚度 400~500nm， 淀积温度 625℃
13
8
利用氮化硅掩蔽氧 化的功能，在没有 氮化硅、并经硼离 子注入的区域，生 长一层场氧化层， 厚度400nm
9
去除N阱中非PMOS 有源区部分的氧化 硅和氮化硅，这部 分将是场区的一部 分。 对N阱中场区部分 磷离子注入，防止 寄生沟道影响。
10
一般采用湿氧 氧化或高压氧 化方法生长一 层1微米厚的 SiO2
投影光刻VTp调整区
离子注入/H2SO4+H2O2去胶 E=40 KeV，D=(0.2~1.2)*10E12 （ BF2）
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等离子腐蚀/等离子去胶 在成形气体中熔入 剩余SiO2厚度0 nm 110
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第7章 微电子器件工艺实例 7.2 微电子器件工艺流程
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淀积Si3N4
Si3N4厚度150 nm 场区 场区上剩余SiO2厚度≥10 nm
投影光刻局部氧化区
等离子腐蚀Si3N4/用H2SO4+H2O2 去胶
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投影光刻保护环
注硼/用H2SO4+H2O2去胶
等离子腐蚀SiO2
SiO2致密化
投影光刻N+
离子注入/等离子去胶
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投影光刻P+
离子注入/等离子去胶
P+_select (P_plus) E=75 KeV，D=3*10E15（BF2）
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微电子工程学
第7章 微电子器件工艺实例
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7.1 微电子器件工艺流程 7.1.1 N阱CMOS工艺
第7章 微电子器件工艺实例
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初始氧化：通 过氧化，生长 一层SiO2膜， 用作杂质扩散 掩蔽膜 膜厚350nm
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用第一块掩膜版 ，经曝光、等离 子刻蚀，形成N 阱窗口
5
在 N2:O2=9:1 的 气氛中退火和 驱 进 。 温 度 1150℃ ， 时 间 60分钟。N阱深 度为 5~6 微米。 同时生长一层 约200nm的氧化 层。
2 、硼离子注入，形成 PMOS源、漏区。硼离 子注入剂量 5*1015cm-2 ，能量100keV. 3 、离子注入退火和推 进 ：在 N2 下退 火 ，并 将源、漏区推进，形 成 0.3~0.5 微 米 深 的 源 、漏区。
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化学气相淀积 磷硅玻璃介质 层
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刻金属化的接触孔
磷硅玻璃回流，使 接触孔边缘台阶坡 度平滑，以利于金 属化。否则在台阶 边缘上金属化铝条 容易发生断裂。在 N2气氛下，1150℃ 回流30分钟。
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1、采用电子束蒸发 或溅射的方法淀积 Al-Si 合金，利于解 决电迁移现象
2、刻蚀金属化层， 形成最后互连。 3、合金：使金属化 引线与接触孔处的 硅形成良好的欧姆 结 。 在 N2-H2 气 氛 下450℃20-30分钟 4、钝化和开压焊孔 。
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7.1.2 P阱CMOS工艺
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投影光刻poly2
等离子化学腐蚀 poly2/H2SO4+H2O2去胶 去除SiO2厚度=0 nm 不含poly2电阻 E=80KeV，D=5*10E15（P）
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投影光刻poly2连线(N+)
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43 44 45 46 47 淀积SiO2 SiO2厚度200~300 nm 有源区上剩余SiO2厚度>20 nm （刻出栅的边沿） 长SiO2厚度约10 nm N+_select (N_plus) E=80 KeV，D=5*10E15（As）
光 刻 NMOS 多 晶 硅 （ 保 持 PMOS 区多晶硅不动） ， 形 成 NMOS 多 晶硅栅，去掉没 有多晶硅覆盖的 栅氧化层。
磷离子注入，形 成 NMOS 源 、 漏 区。注入剂量 3*1015cm-2 ，典型 能量150keV
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1 、保持 NMOS 区不动 ，用光刻胶保护。光 刻 N 阱中 PMOS 区的多 晶硅，形成PMOS多晶 硅栅，去掉没有多晶 硅覆盖的PMOS区栅氧 化层，确定PMOS源、 漏区。
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投影光刻栅极(poly1)
等离子化学腐蚀 poly1/H2SO4+H2O2去胶 有源区上剩余SiO2厚度≥10 nm
N型低掺杂漏延伸区 E=60 KeV，D=3*10E13（P） 长SiO2厚度约10 nm
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投影光刻N-LDD
离子注入/ H2SO4+H2O2去胶 退火+氧化
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首 先 生 长 缓 冲 SiO2 薄 层 ， 厚 度 600nm ，目的是减少淀积 的氮化硅与硅衬底 之间的应力。 其次低压 CVD 氮化 硅，用于掩蔽氧化 ，厚度100nm
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确定NMOS有源区： 利用第二块掩膜版， 经曝光、等离子刻蚀 ，保留NMOS有源区 和N阱区的氮化硅， 去掉场区氮化硅， NMOS场区硼注入， 剂量1*1013cm-2，能 量120keV，防止场 区下硅表面反型，产 生寄生沟道。
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腐蚀SiO2（相当于刻有源区）
腐蚀Si3N4 去除SiO2 预氧化 去除SiO2 栅氧化
去除Si3N4上的氧化层
H3PO4去除有源区上的Si3N4层 HF 1:10去除有源区上的氧化层 SiO2厚度30 nm （清洁有源区表面 ） HF 1:10去除有源区上的氧化层 场区上剩余SiO2厚度≥350 nm SiO2厚度20 nm