集成电路制造工艺课件.ppt

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1、集成电路版图设计与验证第三章集成电路制造工艺3.1双极集成电路制造流程双极集成电路最主要的应用领域是模拟和超高速集成电路。每个晶体管之间必须在电学上相互隔离开，以防止器件之间的相互影响。下图为采用场氧化层隔离技术制造的NPN晶体管的截面图，制作这种结构晶体管的简要工艺流程如下所示：3.1双极集成电路制造流程3.1双极集成电路制造流程（1）原始材料选取：制作NPN晶体管的原始硅材料通常是P型轻掺杂硅片（2）制作埋层：埋层的主要作用是减小集电极的串联电阻（3）初始氧化，利用热氧化生长厚度约为500一1000nm的氧化层（4）生长N型外延层(图b)3.1双极集成电路制造流程3.1双极集成电路制造流程

2、（5）形成横向氧化物隔离区(图c，d，e)（6）形成基区（图f）（7）形成接触孔（图g）（8）形成发射区（图h）（9）金属化（10）合金（11）形成钝化层（12）测试、封装，完成集成电路的制造工艺3.1双极集成电路制造流程3.1双极集成电路制造流程3.1双极集成电路制造流程3.2MOS集成电路工艺流程早在1963年，F．M．wanlass和CT．Sah首次提出了CMOS技术．CMOS是英文ComplementaryMetalOxideSemiconductor的简称，即互补CMOS技术可以简单地将CMOS反相器看成是电压控制的单刀双掷开关，当vI为低电平时，NMOST截止，PMOST导通，输出

3、电子vo为高；相反，当vI为高电平时，NMOST导通，PMOST截止，输出电平vo为低．3.2MOS集成电路工艺流程在CM0S反相器中，不论它处在哪一种逻辑状态(Vl＝VDD或VSS)，都有一个晶体管处于截止态，因此电源和地之间的电流很小，CMOC电路的功耗也就很小。除此以外，CMOC集成电路还具有设计灵活、抗干扰能力强、单一工作电源、输入阻抗高、适合于大规模集成等特点，CMOS集成电路已经以绝对优势成了集成电路工业的主流技术．3.2MOS集成电路工艺流程3.2MOS集成电路工艺流程（1）初始材料准备：一般采用(100)晶向的硅片（2）形成N阱(图(a))初始氧化淀积氮化硅层光刻，定义出N阱反

4、应离子刻蚀氯化硅层N阱离子注入，注磷3.2MOS集成电路工艺流程3.2MOS集成电路工艺流程（3）形成P阱(图(b)，(c))在N阱区生长厚氧化层，其它区域被氮化硅层保护而不会被氧化去掉光刻胶及氮化硅层P阱离子注入，注硼，并退火驱入去掉N阱区的氧化层3.2MOS集成电路工艺流程(4)形成场隔离区(图(d))场氧化区3.2MOS集成电路工艺流程(5)形成多晶硅栅(图(d)．(e))生长栅氧化层淀积多晶硅光刻多晶硅栅刻蚀多晶硅栅淀积氧化层3.2MOS集成电路工艺流程(6)形成N管源漏区(图(e))光刻，利用光刻胶将PMOS区保护起来离子注入磷或砷，形成N管源漏区(7)形成P管源漏区(图(e))光刻

5、，利用光刻胶将NMOS区保护起来离子注入磷或砷，形成P管派漏区3.2MOS集成电路工艺流程3.2MOS集成电路工艺流程(8)形成接触孔(图(f))化学气相淀积磷硅玻璃层退火和致密光刻接触孔版反应离子到蚀磷硅破璃，形成接触孔3.2MOS集成电路工艺流程3.2MOS集成电路工艺流程(9)形成第一层金属(图(g)，(h))淀积金属钨(W)，形成钨塞淀积金属层，如At—Si、A1—5—cu合金等光刻第一层金后版，定义出连线图形反应离子刻蚀金属层，形成互连图形(10)形成穿通接触孔(图(i))化学气相淀积磷徒玻璃层通过化学机械抛光进行平坦化光刻穿通接触孔版反应离子刻蚀绝缘层，形成穿通接触孔3.2MOS集

6、成电路工艺流程3.2MOS集成电路工艺流程（11）形成第二层金属(图(i))淀积金属层，如A1—Si、A1—si—Cu合金等光刻第二层金属版，定义出连线图形反应离子刻蚀，形成第二层金属互连图形3.2MOS集成电路工艺流程(12)合金(13)形成钝化层在低温条件下(小于300c）淀积氮化硅光刻钝化版刻蚀氮化硅，形成钝化图形(14)测试、封装，完成集成电路的制造工艺3.3光刻与刻蚀技术光刻是集成电路中十分重要的一种加工工艺技术．它是指通过类似于洗印照片的原理，通过曝光和选择腐蚀等工序将掩膜版上设计好的图形转移到硅片上的过程．光刻所需要的三要素为：光刻胶、掩膜版和光刻机．3.4氧化在现代集成电路工艺

7、中，氧化是必不可少的工艺技术．在硅表面上生长的氧化硅层不但能紧紧地依附在硅衬底上，而旦具有非常稳定的化学性质和电绝缘性，因此氧化硅层在集成电路中起着极其重要的作用．3.4氧化3.5扩散与离子注入掺杂是指将需要的杂质掺入特定的半导体区域中，以达到改变半导体电学性质，形成PN结、电阻、欧姆接触等各种结构的目的．集成电路工艺中经常采用的掺杂技术主要有扩散和离子注入两种．扩散运用于结较深(＞o.3um)、