soc工艺课件 双阱CMOS工艺

Page1双阱CMOS工艺制造流程•半导体制造：硅氧化、光刻、刻蚀、扩散、离子注入、薄膜淀积。•局部氧化工艺(LOCOS:LOCalOxidationofSilicon)：场氧化层覆盖整个硅片，通过厚的场氧化层来隔离CMOS器件。（0.25μm）•浅槽隔离工艺(STI:ShallowTrenchIsolation)：通过刻蚀一定深度的沟槽，再进行侧墙氧化，实现CMOS器件的隔离。（0.25μm）•LOCOS相对更容易理解CMOS工艺的制造流程。•简化的LOCOS流程：N阱→P阱→有源区→栅→pmos源/漏→nmos源/漏→接触孔→金属1→通孔1→金属2Page2完整的晶片晶片的横截面横截面放大晶片Page31-N阱(N-Well)N阱的制作•衬底上生长SiO2•涂敷光刻胶版图剖面图P型衬底N阱掩膜版氧化层光刻胶N阱掩膜版Page41-N阱(N-Well)N阱的制作•衬底上生长SiO2•涂敷光刻胶•曝光–N阱掩膜版•显影–N阱区域暴露版图剖面图P型衬底氧化层光刻胶N阱掩膜版N阱掩膜版Page51-N阱(N-Well)N阱的制作•衬底上生长SiO2•涂敷光刻胶•曝光–N阱掩膜版•显影–N阱区域暴露•N型离子注入–磷离子等•去除光刻胶版图剖面图P型衬底N阱磷离子注入N阱掩膜版Page62-P阱(P-Well)P阱的制作•涂敷光刻胶版图剖面图P型衬底N阱N阱掩膜版P阱掩膜版P阱掩膜版氧化层光刻胶Page72-P阱(P-Well)P阱的制作•涂敷光刻胶•曝光–P阱掩膜版•显影–P阱区域暴露版图剖面图P型衬底N阱N阱掩膜版P阱掩膜版P阱掩膜版氧化层光刻胶Page82-P阱(P-Well)P阱的制作•涂敷光刻胶•曝光–P阱掩膜版•显影–P阱区域暴露•P型离子注入–硼离子等•去除光刻胶版图剖面图P型衬底N阱N阱掩膜版P阱掩膜版P阱硼离子注入Page92-P阱(P-Well)P阱的制作•涂敷光刻胶•曝光–P阱掩膜版•显影–P阱区域暴露•P型离子注入–硼离子等•去除光刻胶•刻蚀氧化层版图剖面图P型衬底N阱N阱掩膜版P阱掩膜版P阱Page103-有源区(Active)有源区的制作•淀积SiN•在SiN上涂敷光刻胶有源区掩膜版有源区掩膜版SiN光刻胶P型衬底N阱P阱P阱版图剖面图Page113-有源区(Active)有源区的制作•淀积SiN•在SiN上涂敷光刻胶•曝光–有源区掩膜版•显影–有源区暴露有源区掩膜版有源区掩膜版SiNP型衬底N阱P阱光刻胶版图剖面图Page123-有源区(Active)有源区的制作•淀积SiN•在SiN上涂敷光刻胶•曝光–有源区掩膜版•显影–有源区暴露•刻蚀SiN–有SiN的地方会阻止场氧生长有源区掩膜版SiNP阱P型衬底N阱光刻胶版图剖面图Page133-有源区(Active)P型衬底N阱有源区的制作•淀积SiN•在SiN上涂敷光刻胶•曝光–有源区掩膜版•显影–有源区暴露•刻蚀SiN–有SiN的地方会阻止场氧生长•去除光刻胶•生长场氧化层(FOX)–热氧化方法–隔离器件P阱场氧化层有源区掩膜版版图剖面图Page143-有源区(Active)有源区的制作•淀积SiN•在SiN上涂敷光刻胶•曝光–有源区掩膜版•显影–有源区暴露•刻蚀SiN–有SiN的地方会阻止场氧生长•去除光刻胶•生长场氧化层(FOX)–热氧化方法–隔离器件•去除SiNP型衬底N阱P阱场氧化层有源区掩膜版版图剖面图Page154-栅(Gate)栅的制作•生长栅氧化层–整个硅片上–可忽略场在氧化层上的生长P阱栅氧化层N阱版图剖面图P型衬底Page164-栅(Gate)栅的制作•生长栅氧化层–整个硅片上–可忽略场在氧化层上的生长•淀积多晶硅•涂敷光刻胶多晶硅掩膜版多晶硅掩膜版P阱栅氧化层N阱多晶硅光刻胶版图剖面图P型衬底Page174-栅(Gate)栅的制作•生长栅氧化层–整个硅片上–可忽略场在氧化层上的生长•淀积多晶硅•涂敷光刻胶•曝光–多晶硅掩膜版•显影–多晶硅暴露•刻蚀多晶硅多晶硅掩膜版多晶硅掩膜版P阱栅氧化层N阱多晶硅版图剖面图P型衬底Page184-栅(Gate)栅的制作•生长栅氧化层–整个硅片上–可忽略场在氧化层上的生长•淀积多晶硅•涂敷光刻胶•曝光–多晶硅掩膜版•显影–多晶硅暴露•刻蚀多晶硅•刻蚀栅氧化层–栅下的氧化层受多晶硅保护，未被刻蚀P阱栅氧化层N阱多晶硅多晶硅掩膜版版图剖面图P型衬底Page195-pmos的源/漏(pmosSource/Drain)pmos源/漏的制作•涂敷光刻胶P型注入掩膜版P型注入掩膜版P阱N阱版图剖面图P型衬底Page205-pmos的源/漏(pmosSource/Drain)pmos源/漏的制作•涂敷光刻胶•曝光–P型注入掩膜版•显影–P型注入区域暴露版图剖面图P型注入掩膜版P型注入掩膜版P阱N阱P型衬底Page215-pmos的源/漏(pmosSource/Drain)pmos源/漏的制作•涂敷光刻胶•曝光–P型注入掩膜版•显影–P型注入区域暴露•注入P型掺杂•去除光刻胶P+掺杂P+掺杂版图剖面图P型注入掩膜版P阱N阱p+p+p+P型衬底硼离子注入Page226-nmos的源/漏(nmosSource/Drain)nmos源/漏的制作•涂敷光刻胶N型注入掩膜版版图剖面图N型注入掩膜版P阱N阱p+p+p+P型衬底Page236-nmos的源/漏(nmosSource/Drain)nmos源/漏的制作•涂敷光刻胶•曝光–N型注入掩膜版•显影–N型注入区域暴露版图剖面图N型注入掩膜版N型注入掩膜版P阱N阱p+p+p+P型衬底Page246-nmos的源/漏(nmosSource/Drain)nmos源/漏的制作•涂敷光刻胶•曝光–N型注入掩膜版•显影–N型注入区域暴露•注入N型掺杂•去除光刻胶N+掺杂N+掺杂版图剖面图N型注入掩膜版P阱N阱p+p+p+n+n+n+P型衬底砷离子注入Page257-接触孔(Contact)接触孔的制作•淀积氧化层•涂敷光刻胶接触孔掩膜版p+n+接触孔掩膜版版图剖面图p+p+n+n+P型衬底P阱N阱Page267-接触孔(Contact)接触孔的制作•淀积氧化层•涂敷光刻胶•曝光–接触孔掩膜版–有源区和栅的接触孔使用同一层掩膜版•显影–接触孔区域暴露p+n+版图剖面图P型衬底接触孔掩膜版接触孔掩膜版P阱N阱p+p+n+n+Page277-接触孔(Contact)接触孔的制作•淀积氧化层•涂敷光刻胶•曝光–接触孔掩膜版–有源区和栅的接触孔使用同一层掩膜版•显影–接触孔区域暴露•刻蚀氧化层p+n+版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+n+n+Page287-接触孔(Contact)接触孔的制作•淀积氧化层•涂敷光刻胶•曝光–接触孔掩膜版–有源区和栅的接触孔使用同一层掩膜版•显影–接触孔区域暴露•刻蚀氧化层•去除光刻胶•淀积金属1•平坦化–顶层金属n+版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+p+n+n+Page298-金属1(Metal1)金属1的制作•涂敷光刻胶p+n+金属1掩膜版金属1掩膜版版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+n+n+Page308-金属1(Metal1)金属1的制作•涂敷光刻胶•曝光–金属1掩膜版•显影–金属1暴露版图剖面图P型衬底金属1掩膜版金属1掩膜版P阱N阱p+p+p+n+n+n+金属和多晶硅交叠部分的剖面图Page318-金属1(Metal1)金属1的制作•涂敷光刻胶•曝光–金属1掩膜版•显影–金属1暴露•刻蚀金属1p+n+版图剖面图P型衬底P阱p+p+n+n+N阱Page328-金属1(Metal1)金属1的制作•涂敷光刻胶•曝光–金属1掩膜版•显影–金属1暴露•刻蚀金属1•去除光刻胶p+n+版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+n+n+Page339-通孔1(Via1)通孔1的制作•淀积氧化层•平坦化•涂敷光刻胶p+p+p+n+通孔1掩膜版通孔1掩膜版版图剖面图P型衬底P阱n+n+N阱Page349-通孔1(Via1)通孔1的制作•淀积氧化层•平坦化•涂敷光刻胶•曝光–通孔1掩膜版•显影–通孔1暴露p+p+p+n+版图剖面图P型衬底P阱N阱通孔1掩膜版通孔1掩膜版n+n+Page359-通孔1(Via1)通孔1的制作•淀积氧化层•平坦化•涂敷光刻胶•曝光–通孔1掩膜版•显影–通孔1暴露•刻蚀氧化层•去除光刻胶版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+p+n+n+n+Page369-通孔1(Via1)通孔1的制作•淀积氧化层•平坦化•涂敷光刻胶•曝光–通孔1掩膜版•显影–通孔1暴露•刻蚀氧化层•去除光刻胶•淀积金属2•平坦化p+n+版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+n+n+Page3710-金属2(Metal2)金属2的制作•涂敷光刻胶p+n+金属2掩膜版金属2掩膜版版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+n+n+Page3810-金属2(Metal2)金属2的制作•涂敷光刻胶•曝光–金属2掩膜版•显影–金属2暴露p+n+版图剖面图P型衬底金属2掩膜版金属2掩膜版P阱N阱p+p+n+n+Page3910-金属2(Metal2)金属2的制作•涂敷光刻胶•曝光–金属1掩膜版•显影–金属1暴露•刻蚀金属2n+版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+p+n+n+Page4010-金属2(Metal2)金属2的制作•涂敷光刻胶•曝光–金属1掩膜版•显影–金属1暴露•刻蚀金属2•去除光刻胶p+n+版图剖面图P型衬底P阱N阱p+p+n+n+反相器VINVOUTVDDGNDPage41Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideIonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchoxideIonizedCCl4gas