工艺流程-现代cmos工艺基本流程课件(ppt 140页)

《工艺流程-现代cmos工艺基本流程课件(ppt 140页)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1现代CMOS工艺基本流程第九章工艺集成艺基本流程知识回顾2半导体衬底掺杂氧化光刻技术刻蚀技术薄膜技术工艺集成3集成电路的工艺集成：运用各类单项工艺技术（外延、氧化、气相沉积、光刻、扩散、离子注入、刻蚀以及金属化等工艺）形成电路结构的制造过程。薄膜形成光刻掺杂、刻蚀工艺集成4形成薄膜：化学反应，PVD，CVD，旋涂，电镀；光刻：实现图形的过渡转移；改变薄膜：注入，扩散，退火；刻蚀：最后图形的转移；器件的制备：各种工艺的集成MOS，CMOS，工艺目的：工艺的选择5工艺条件：温度,压强,时间,功率,剂量,气体流量,…工艺参数：厚度,介电常数,应力,浓度,速度,…器件参数：阈值电压,击

2、穿电压,漏电流,增益,…一、集成电路中器件的隔离6由于MOSFET的源、漏与衬底的导电类型不同，所以本身就是被PN结所隔离，即自隔离(self-isolated)；MOSFET晶体管是自隔离，可有较高的密度，但邻近的器件会有寄生效应；LOCOS隔离7希望场区的VT大,保证寄生MOSFET的电流小于1pA；增加场区VT的方法:场氧化层增厚:栅氧化层的7-10倍；增加场氧化区下面掺杂浓度(Channel-StopImplant，沟道阻断注入)；LOCOS隔离工艺8氮化硅P型衬底p+p+P型衬底氮化硅p+p+SiO2LOCOS隔离工艺9Bird’sBeak10二、金属化与多层互连金属及

3、金属性材料在集成电路技术中的应用被称为金属化。按其在集成电路中的功能划分，金属材料可分为三大类：MOSFET栅电极材料：早期nMOS集成电路工艺中使用较多的是铝栅，目前CMOS集成电路工艺技术中最常用的是多晶硅栅。互连材料：将芯片内的各独立元器件连接成具有一定功能的电路模块。铝是广泛使用的互连金属材料，目前在ULSI中，铜互连金属材料得到了越来越广泛的运用。11接触材料：直接与半导体接触，并提供与外部相连的连接点。铝是一种常用的接触材料，但目前应用较广泛的接触材料是硅化物，如铂硅(PtSi)和钴硅(CoSi2)等。集成电路中使用的金属材料，除了常用的金属如Al，Cu，Pt，W等以

4、外，还包括重掺杂多晶硅、金属硅化物、金属合金等金属性材料。2.1、集成电路对金属化材料特性的要求12与n+，p+硅或多晶硅能够形成欧姆接触，接触电阻小；长时期在较高电流密度负荷下，抗电迁移性能要好；与绝缘体（如SiO2）有良好的附着性；耐腐蚀；易于淀积和刻蚀；易于键合，而且键合点能经受长期工作；多层互连要求层与层之间绝缘性好，不互相渗透和扩散。131.1铝是一种经常被采用的金属互连材料，主要优点是:在室温下的电阻率仅为2.7μΩ·cm；与n+、p+硅或多晶硅的欧姆接触电阻可低至10-6Ω/cm2；与硅和磷硅玻璃的附着性很好；经过短时间热处理后，与SiO2、Si3N4等绝缘层的黏附

5、性很好；易于淀积和刻蚀。金属铝膜的制备方法铝应用于集成电路中的互连引线，主要是采用溅射方法制备，淀积速率快、厚度均匀、台阶覆盖能力强。2.1.1铝Al/Si接触中的几个物理现象(1)Si在Al中的扩散Si在Al中的溶解度比较高，在Al与Si接触处，在退火过程中，会有大量的Si原子溶到Al中。溶解量不仅与退火温度下的溶解度有关，还与Si在Al中的扩散情况有关。在400-500℃退火温度范围内，Si在Al薄膜中的扩散系数比在晶体Al中大40倍。这是因为Al薄膜通常为多晶，杂质在晶界的扩散系数远大于在晶粒内的扩散系数。(2)Al与SiO2的反应Al与SiO2反应对于Al在集成电路中的应

6、用十分重要：Al与Si接触时，可以“吃”掉Si表面的自然氧化层，使Al/Si的欧姆接触电阻降低；Al与SiO2的作用改善了集成电路中Al引线与下面SiO2的黏附性。Al/Si接触中的尖楔现象宽度为w，厚度为d的铝引线，与硅接触的接触孔面积为A，如图所示。尖楔现象：由于硅在铝中的溶解度较大，在Al/Si接触中，Si在Al膜的晶粒间界中快速扩散离开接触孔的同时，Al也会向接触孔内运动、填充因Si离开而留下的空间。如果Si在接触孔内不是均匀消耗，Al就会在某些接触点，像尖钉一样楔进Si衬底中去，如果尖楔深度大于结深，就会使pn结失效，这种现象就是Al/Si接触中的尖楔现象。1、Al-S

7、i合金金属化引线为了解决Al的尖楔问题，在纯Al中加入硅至饱和，形成Al-Si合金，代替纯Al作为接触和互连材料。但是，在较高合金退火温度时溶解在Al中的硅，冷却过程中又从Al中析出。硅从Al-Si合金薄膜中析出是Al-Si合金在集成电路中应用的主要限制:2、铝-掺杂多晶硅双层金属化结构淀积铝薄膜之前，先淀积一层重磷或重砷掺杂的多晶硅薄膜，构成Al-重磷(砷)掺杂多晶硅双层金属化结构。Al-掺杂多晶硅双层金属化结构已成功地应用于nMOS工艺中。3、铝-阻挡层结构在铝与硅之间淀积一