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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩
2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味
3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人
4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅微电子工艺课件9zhangb9.2 CMOS工艺流程工艺流程n n薄膜制作（薄膜制作（layer）n n刻印刻印 (pattern)(pattern)n n刻蚀刻蚀n n掺杂掺杂9.2.1 硅片制造厂的分区概述硅片制造厂的分区概述离子注入离子注入9.2.1 硅片制造厂的分区概述硅片制造厂的分区概述离子注入离子注入9.2.1 硅片制造厂的分区概述硅片制造厂的分区概述薄膜生长薄膜生长9.2.1 硅片制造厂的分区概述硅片制造厂的分区概述薄膜生长薄膜生
5、长（金属化）（金属化）薄膜生长薄膜生长CVD Processing SystemCapacitive-coupled RF inputSusceptorHeat lamps WaferGas inletExhaustChemical vapor depositionProcess chamberCVD cluster toolFigure 9.7 9.2.1 硅片制造厂的分区概述硅片制造厂的分区概述抛光抛光9.3 CMOS制作步骤制作步骤1 1、双阱工艺、双阱工艺、双阱工艺、双阱工艺2 2 2 2、浅槽隔离工艺、浅槽隔离工艺、浅槽隔离工艺、浅槽隔离工艺3 3、多晶硅栅结构工艺、多晶硅栅结构工艺
6、、多晶硅栅结构工艺、多晶硅栅结构工艺4 4、轻掺杂漏（、轻掺杂漏（、轻掺杂漏（、轻掺杂漏（LDDLDD）注入）注入）注入）注入 工艺工艺工艺工艺5 5、侧墙的形成、侧墙的形成、侧墙的形成、侧墙的形成6 6、漏、漏、漏、漏/源注入工艺源注入工艺源注入工艺源注入工艺7 7、掺杂、掺杂、掺杂、掺杂CMOSCMOS反相器，由反相器，由反相器，由反相器，由2 2个晶体管组成个晶体管组成个晶体管组成个晶体管组成一个一个一个一个nMOSnMOS和一个和一个和一个和一个pMOSpMOS，步骤如下：，步骤如下：，步骤如下：，步骤如下：8 8、局部互连工艺、局部互连工艺、局部互连工艺、局部互连工艺9 9 9 9、
7、通孔、通孔、通孔、通孔1 1 1 1和金属塞和金属塞和金属塞和金属塞1 1 1 1的形成的形成的形成的形成1010、金属、金属、金属、金属1 1互连的形成互连的形成互连的形成互连的形成1111、通孔、通孔、通孔、通孔2 2和金属塞和金属塞和金属塞和金属塞2 2的形成的形成的形成的形成1212、金属、金属、金属、金属2 2互连的形成互连的形成互连的形成互连的形成1313、制作到压点及合金的、制作到压点及合金的、制作到压点及合金的、制作到压点及合金的 金属金属金属金属3 31414、参数测试、参数测试、参数测试、参数测试9.3 CMOS制作步骤制作步骤1双阱工艺双阱工艺定义定义定义定义MOSFET
8、MOSFET有源区，双阱包括一个有源区，双阱包括一个有源区，双阱包括一个有源区，双阱包括一个n n阱和阱和阱和阱和p p阱。采用阱。采用阱。采用阱。采用倒掺杂技术来优化晶体管的电学特性倒掺杂技术来优化晶体管的电学特性倒掺杂技术来优化晶体管的电学特性倒掺杂技术来优化晶体管的电学特性利用高能量、大利用高能量、大利用高能量、大利用高能量、大剂量的注入。随后的阱注入在相同区域进行，能量剂量剂量的注入。随后的阱注入在相同区域进行，能量剂量剂量的注入。随后的阱注入在相同区域进行，能量剂量剂量的注入。随后的阱注入在相同区域进行，能量剂量都大幅度减小。都大幅度减小。都大幅度减小。都大幅度减小。形成形成形成形成
9、n n阱的阱的阱的阱的5 5个主要步骤个主要步骤个主要步骤个主要步骤1 1、外延生长、外延生长、外延生长、外延生长2 2 2 2、初始氧化生长、初始氧化生长、初始氧化生长、初始氧化生长3 3、第一层掩膜，、第一层掩膜，、第一层掩膜，、第一层掩膜，n n阱注入阱注入阱注入阱注入4 4、n n阱注入（高能）阱注入（高能）阱注入（高能）阱注入（高能）5 5、退火、退火、退火、退火9.3 CMOS制作步骤制作步骤1双阱工艺双阱工艺闩锁效应：闩锁效应：闩锁效应：闩锁效应：由由由由NMOSNMOS的的的的有源区、有源区、有源区、有源区、P P衬底、衬底、衬底、衬底、NN阱、阱、阱、阱、PMOSPMOS的有
10、源区构成的的有源区构成的的有源区构成的的有源区构成的n-p-n-pn-p-n-p结构产生的，当结构产生的，当结构产生的，当结构产生的，当其中一个三极管正偏其中一个三极管正偏其中一个三极管正偏其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形时，就会构成正反馈形时，就会构成正反馈形时，就会构成正反馈形成闩锁。它的存在会使成闩锁。它的存在会使成闩锁。它的存在会使成闩锁。它的存在会使VDDVDD和和和和GNDGND之间形成一之间形成一之间形成一之间形成一低阻抗通路，产生大电低阻抗通路，产生大电低阻抗通路，产生大电低阻抗通路，产生大电流。流。流。流。措施：措施：措施：措施：减小衬底和减小衬底和减小衬底和减小衬底和
11、NN阱阱阱阱的寄生电阻。的寄生电阻。的寄生电阻。的寄生电阻。9.3 CMOS制作步骤制作步骤1双阱工艺双阱工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤1双阱工艺双阱工艺形成形成形成形成p p阱的阱的阱的阱的3 3个步骤：个步骤：个步骤：个步骤：1 1、第二层掩膜，、第二层掩膜，、第二层掩膜，、第二层掩膜，p p阱注入；阱注入；阱注入；阱注入；2 2、p p阱阱阱阱注入（高能）；注入（高能）；注入（高能）；注入（高能）；3 3、退火、退火、退火、退火9.3 CMOS制作步骤制作步骤2浅槽隔离工艺浅槽隔离工艺浅槽隔离工艺（浅槽隔离工艺（浅槽隔离工艺（浅槽隔离工艺（STISTI，Shallow Trench
12、 isolationShallow Trench isolation）是一种）是一种）是一种）是一种在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种可选工在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种可选工在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种可选工在衬底上制作的晶体管有源区之间隔离区的一种可选工艺。之前的隔离工艺是硅的局域氧化工艺（艺。之前的隔离工艺是硅的局域氧化工艺（艺。之前的隔离工艺是硅的局域氧化工艺（艺。之前的隔离工艺是硅的局域氧化工艺（LOCOSLOCOS）STISTI槽刻蚀槽刻蚀槽刻蚀槽刻蚀4 4个主要步骤：个主要步骤：个主要步骤：个主要步骤：1 1、隔离氧化层、隔离氧化层、隔离氧化层、
13、隔离氧化层 barrier oxidebarrier oxide2 2 2 2、氮化物淀积、氮化物淀积、氮化物淀积、氮化物淀积3 3、第三层掩膜，浅槽隔离、第三层掩膜，浅槽隔离、第三层掩膜，浅槽隔离、第三层掩膜，浅槽隔离4 4、STISTI槽刻蚀槽刻蚀槽刻蚀槽刻蚀9.3 CMOS制作步骤制作步骤2浅槽隔离工艺浅槽隔离工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤2浅槽隔离工艺浅槽隔离工艺STISTI氧化物填充的基本步骤：氧化物填充的基本步骤：氧化物填充的基本步骤：氧化物填充的基本步骤：1 1、沟槽衬垫氧化硅、沟槽衬垫氧化硅、沟槽衬垫氧化硅、沟槽衬垫氧化硅(侧侧侧侧壁）壁）壁）壁）trench liner
14、 oxidetrench liner oxide；2 2 2 2、沟槽、沟槽、沟槽、沟槽CVDCVDCVDCVD氧化物填充氧化物填充氧化物填充氧化物填充9.3 CMOS制作步骤制作步骤2浅槽隔离工艺浅槽隔离工艺STISTI氧化物氧化层抛光氧化物氧化层抛光氧化物氧化层抛光氧化物氧化层抛光氧化物去除：氧化物去除：氧化物去除：氧化物去除：1 1、沟槽氧化、沟槽氧化、沟槽氧化、沟槽氧化物抛光（物抛光（物抛光（物抛光（CMPCMP）；）；）；）；2 2 2 2、氮化物去除（磷酸）、氮化物去除（磷酸）、氮化物去除（磷酸）、氮化物去除（磷酸）9.3 CMOS制作步骤制作步骤3多晶硅栅结构工艺多晶硅栅结构工艺
15、栅结构的制作是最关键的一步，包括栅氧的热氧化生长栅结构的制作是最关键的一步，包括栅氧的热氧化生长栅结构的制作是最关键的一步，包括栅氧的热氧化生长栅结构的制作是最关键的一步，包括栅氧的热氧化生长以及多晶硅栅的刻印和刻蚀，后者是整个集成电路工艺以及多晶硅栅的刻印和刻蚀，后者是整个集成电路工艺以及多晶硅栅的刻印和刻蚀，后者是整个集成电路工艺以及多晶硅栅的刻印和刻蚀，后者是整个集成电路工艺中物理尺度最小的结构，中物理尺度最小的结构，中物理尺度最小的结构，中物理尺度最小的结构，多晶硅栅的宽度多晶硅栅的宽度多晶硅栅的宽度多晶硅栅的宽度通常是整个硅通常是整个硅通常是整个硅通常是整个硅片上最关键的片上最关键的
16、片上最关键的片上最关键的CDCD线宽。线宽。线宽。线宽。多晶硅栅结构制作的多晶硅栅结构制作的多晶硅栅结构制作的多晶硅栅结构制作的4 4个主要步骤个主要步骤个主要步骤个主要步骤1 1、栅氧化层的生长、栅氧化层的生长、栅氧化层的生长、栅氧化层的生长2 2 2 2、多晶硅淀积、多晶硅淀积、多晶硅淀积、多晶硅淀积3 3、第四层掩膜，多晶硅栅、第四层掩膜，多晶硅栅、第四层掩膜，多晶硅栅、第四层掩膜，多晶硅栅4 4、多晶硅栅刻蚀、多晶硅栅刻蚀、多晶硅栅刻蚀、多晶硅栅刻蚀9.3 CMOS制作步骤制作步骤3多晶硅栅结构工艺多晶硅栅结构工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤4轻掺杂漏注入工艺轻掺杂漏注入工艺随着栅
17、的宽度不断缩小，栅结构下的沟道长度也不断缩随着栅的宽度不断缩小，栅结构下的沟道长度也不断缩随着栅的宽度不断缩小，栅结构下的沟道长度也不断缩随着栅的宽度不断缩小，栅结构下的沟道长度也不断缩小，这样增加了源漏间电荷穿通的可能性，并引起不希小，这样增加了源漏间电荷穿通的可能性，并引起不希小，这样增加了源漏间电荷穿通的可能性，并引起不希小，这样增加了源漏间电荷穿通的可能性，并引起不希望的漏电流。望的漏电流。望的漏电流。望的漏电流。每个晶体管经过两次注入每个晶体管经过两次注入每个晶体管经过两次注入每个晶体管经过两次注入第一次为轻掺杂漏第一次为轻掺杂漏第一次为轻掺杂漏第一次为轻掺杂漏（LDDLDD）注入的
18、浅注入，随后是中等或高剂量的源）注入的浅注入，随后是中等或高剂量的源）注入的浅注入，随后是中等或高剂量的源）注入的浅注入，随后是中等或高剂量的源/漏漏漏漏注入。注入。注入。注入。LDDLDD采用采用采用采用AsAs和和和和BFBF2 2，大质量掺杂材料有助于形成大质量掺杂材料有助于形成大质量掺杂材料有助于形成大质量掺杂材料有助于形成非晶态。非晶态。非晶态。非晶态。大质量材料和表面非晶态的结合有助于维持浅结，大质量材料和表面非晶态的结合有助于维持浅结，大质量材料和表面非晶态的结合有助于维持浅结，大质量材料和表面非晶态的结合有助于维持浅结，也有助于减少漏源间的沟道漏电流。也有助于减少漏源间的沟道漏
19、电流。也有助于减少漏源间的沟道漏电流。也有助于减少漏源间的沟道漏电流。9.3 CMOS制作步骤制作步骤4轻掺杂漏注入工艺轻掺杂漏注入工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤4轻掺杂漏注入工艺轻掺杂漏注入工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤5侧墙的形成侧墙的形成Sidewall spacerSidewall spacer用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的漏源用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的漏源用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的漏源用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的漏源注入过于接近沟道以致可能发生漏源串通。注入过于接近沟道以致可能发生漏源串通。注入过于接近沟道以致可能发生漏源串通。注入过于接近沟道以致可能发
20、生漏源串通。9.3 CMOS制作步骤制作步骤6源源/漏注入工艺漏注入工艺倒掺杂技术，用中等剂量的掺杂稍微超过倒掺杂技术，用中等剂量的掺杂稍微超过倒掺杂技术，用中等剂量的掺杂稍微超过倒掺杂技术，用中等剂量的掺杂稍微超过LDDLDD的结深，的结深，的结深，的结深，但比最初双阱掺杂的结深浅。但比最初双阱掺杂的结深浅。但比最初双阱掺杂的结深浅。但比最初双阱掺杂的结深浅。9.3 CMOS制作步骤制作步骤6源源/漏注入工艺漏注入工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤7接触孔的形成接触孔的形成目的在于在所有硅的有源区形成金属接触。大于目的在于在所有硅的有源区形成金属接触。大于目的在于在所有硅的有源区形成金属接
21、触。大于目的在于在所有硅的有源区形成金属接触。大于700700度时度时度时度时形成形成形成形成TiSiTiSi2 2，钛和二氧化硅不反应，无需掩膜可去掉钛。钛和二氧化硅不反应，无需掩膜可去掉钛。钛和二氧化硅不反应，无需掩膜可去掉钛。钛和二氧化硅不反应，无需掩膜可去掉钛。9.3 CMOS制作步骤制作步骤8局部互连工艺局部互连工艺晶体管和其它钛硅化物接触之间的金属连接线。首先要晶体管和其它钛硅化物接触之间的金属连接线。首先要晶体管和其它钛硅化物接触之间的金属连接线。首先要晶体管和其它钛硅化物接触之间的金属连接线。首先要求淀积一层介质薄膜，接下来求淀积一层介质薄膜，接下来求淀积一层介质薄膜，接下来求
22、淀积一层介质薄膜，接下来CMPCMP、patterningpatterning、EtchingEtching、tungsten depositiontungsten deposition，最后是金属抛光。，最后是金属抛光。，最后是金属抛光。，最后是金属抛光。9.3 CMOS制作步骤制作步骤8局部互连工艺局部互连工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤8局部互连工艺局部互连工艺9.3 CMOS制作步骤制作步骤9 9通孔通孔通孔通孔1 1和钨塞和钨塞和钨塞和钨塞1 1的形成的形成的形成的形成9.3 CMOS制作步骤制作步骤9 9通孔通孔通孔通孔1 1和钨塞和钨塞和钨塞和钨塞1 1的形成的形成的形成的形
23、成9.3 CMOS制作步骤制作步骤9 9通孔通孔通孔通孔1 1和钨塞和钨塞和钨塞和钨塞1 1的形成的形成的形成的形成Micrograph courtesy of Integrated Circuit Engineering 多晶硅栅PolysiliconLI 钨连线Tungsten LI钨塞Tungsten plugMag.17,000 X9.3 CMOS制作步骤制作步骤1010第第第第1 1层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成硅表面淀积三硅表面淀积三硅表面淀积三硅表面淀积三-层金属膜，三明治结构，构成多层金属层金属膜，三明治结构，构成多层金属层金属膜，三明治结构，
24、构成多层金属层金属膜，三明治结构，构成多层金属叠加结构中的第一层。叠加结构中的第一层。叠加结构中的第一层。叠加结构中的第一层。9.3 CMOS制作步骤制作步骤1010第第第第1 1层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成SEM显微照片显微照片 M1 over Tungsten ViasTiN metal capMag.17,000 XTungsten plugMetal 1,AlPhoto 9.5 429.3 CMOS制作步骤制作步骤1111通孔通孔通孔通孔2 2和钨塞和钨塞和钨塞和钨塞2 2的形成的形成的形成的形成形成第二层层间介质形成第二层层间介质形成第二层层间介质
25、形成第二层层间介质2 2和其上的通孔和其上的通孔和其上的通孔和其上的通孔2 2。利用介质材料填充间隙。利用介质材料填充间隙。利用介质材料填充间隙。利用介质材料填充间隙。SOG+SOG+反刻（反刻（反刻（反刻（etchbacketchback）和高浓）和高浓）和高浓）和高浓度等离子体化学气相淀积。度等离子体化学气相淀积。度等离子体化学气相淀积。度等离子体化学气相淀积。9.3 CMOS制作步骤制作步骤1111通孔通孔通孔通孔2 2和钨塞和钨塞和钨塞和钨塞2 2的形成的形成的形成的形成9.3 CMOS制作步骤制作步骤1111通孔通孔通孔通孔2 2和钨塞和钨塞和钨塞和钨塞2 2的形成的形成的形成的形成
26、9.3 CMOS制作步骤制作步骤1212第第第第2 2层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成9.3 CMOS制作步骤制作步骤1212第第第第2 2层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成层金属互连的形成9.3 CMOS制作步骤制作步骤1313金属金属金属金属3 3直到压焊点及合金直到压焊点及合金直到压焊点及合金直到压焊点及合金9.3 CMOS制作步骤制作步骤1313金属金属金属金属3 3直到压焊点及合金直到压焊点及合金直到压焊点及合金直到压焊点及合金9.3 CMOS制作步骤制作步骤14参数测试参数测试第九章第九章 作业（作业（P 208)n n2，3，4，6，11，15，16，17，18，19，24，n n25，26，27，30，31双极工艺举例双极工艺举例双极工艺举例双极工艺举例双极工艺举例双极工艺举例双极工艺举例双极工艺举例