p阱cmos芯片制作工艺设计

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1、p阱CMOS芯片制作工艺设计目录一．设计参数要求2二．设计内容21：PMOS管的器件特性参数设计计算。22：NMOS管参数设计与计算。33：p阱CMOS芯片制作的工艺实施方案；5工艺流程54．光刻工艺及流程图(典型接触式曝光工艺流程为例)105：掺杂工艺参数计算；11P阱参杂工艺计算11②PMOS参杂工艺计算12③NMOS参杂工艺计算13三：工艺实施方案14四、参考资料17五：心得体会1820一．设计参数要求1.特性指标要求：n沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTn=0.5V,漏极饱和电流IDsat≥1mA,漏源饱和电压VDsat

2、≤3V，漏源击穿电压BVDS=35V,栅源击穿电压BVGS≥25V,跨导gm≥2mS,截止频率fmax≥3GHz（迁移率µn=600cm2/V·s）p沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTp=-1V,漏极饱和电流IDsat≥1mA,漏源饱和电压VDsat≤3V，漏源击穿电压BVDS=35V,栅源击穿电压BVGS=≥25V,跨导gm≥0.5mS,截止频率fmax≥1GHz（迁移率µp=220cm2/V·s）2.结构参数参考值：N型硅衬底的电阻率为20W×cm；垫氧化层厚度约为600Å；氮化硅膜厚约为1000Å；P阱掺杂后的方块电阻为3

3、300W/ð，结深为5~6mm；NMOS管的源、漏区磷掺杂后的方块电阻为25W/ð，结深为0.3~0.5mm；PMOS管的源、漏区硼掺杂后的方块电阻为25W/ð，结深为0.3~0.5mm；场氧化层厚度为1mm；栅氧化层厚度为500Å；多晶硅栅厚度为4000~5000Å。20二．设计内容1：PMOS管的器件特性参数设计计算。由得Å,则得再由，式中（VGS-VT）≥VDS(sat)，得又，得阈值电压取发现当时符合要求,又得202：NMOS管参数设计与计算。因为,其中，6×，所以Å饱和电流：，式中（VGS-VT）≥VDS(sat)，ID

4、sat≥1mA故可得宽长比：由可得宽长比：取nmos衬底浓度为查出功函数差与掺杂浓度的关系可知：20取发现当时；符合要求又可知故取3：p阱CMOS芯片制作的工艺实施方案；工艺流程1：衬底制备。20由于NMOS管是直接在衬底上形成，所以为防止表面反型，掺杂浓度一般高于阈值电压所要求的浓度值，其后还要通过硼离子注入来调节。CMOS器件对界面电荷特别敏感，衬底与二氧化硅的界面态应尽可能低，因此选择晶向为<100>的P型硅做衬底，电阻率约为20Ω•CM2：初始氧化。为阱区的选择性刻蚀和随后的阱区深度注入做工艺准备。阱区掩蔽氧化介质层的厚度

5、取决于注入和退火的掩蔽需要。这是P阱硅栅CMOS集成电路的制造工艺流程序列的第一次氧化。3：阱区光刻。是该款P阱硅栅CMOS集成电路制造工艺流程序列的第一次光刻。若采用典型的常规湿法光刻工艺，应该包括：涂胶，前烘，压板，曝光，显影，定影，坚膜，腐蚀。去胶等诸工序。阱区光刻的工艺要求是刻出P阱区注入参杂，完成P型阱区注入的窗口4：P阱注入。是该P阱硅栅COMS集成电路制造工艺流程序列中的第一次注入参杂。P阱注入工艺环节的工艺要求是形成P阱区。5：剥离阱区氧化层。206：热生长二氧化硅缓冲层。消除Si-Si3N4界面间的应力，第二次氧

6、化。7：LPCVD制备Si3N4介质。8：有源区光刻：即第二次光刻9：N沟MOS管场区光刻。10：N沟MOS管场区P+注入。第二次注入。N沟MOS管场区P+的注入首要目的是增强阱区上沿位置处的隔离效果。同时，场区注入还具有以下附加作用：A场区的重掺杂注入客观上阻断了场区寄生mos管的工作B重掺杂场区是横向寄生期间失效而一直了闩锁效应：C场区重掺杂将是局部的阱区电极接触表面的金—半接触特性有所改善。11：局部氧化第三次氧化，生长场区氧化层12：剥离Si3N4层及SiO2缓冲层。2013：热氧化生长栅氧化层。14：P沟MOS管沟道区光

7、刻。15：P沟MOS管沟道区注入16：生长多晶硅。17：刻蚀多晶硅栅18：涂覆光刻胶。19：刻蚀P沟MOS管区域的胶膜。20：注入参杂P沟MOS管区域。2021：涂覆光刻胶。22：刻蚀N沟MOS管区域的胶膜23：注入参杂N沟MOS管区域24：生长磷硅玻璃PSG。25：引线孔光刻26：真空蒸铝。27：铝电极反刻20P阱硅栅CMOS反相器单元的管芯制造工艺流程4．光刻工艺及流程图(典型接触式曝光工艺流程为例)⑴氧化生长⑵曝光20⑴氧化层刻蚀⑵P阱注入⑶形成P阱⑷氮化硅的刻蚀⑸场氧的生长⑹去除氮化硅⑺栅氧的生长⑻生长多晶硅⑼刻蚀多晶硅⑽

8、N＋离子注入⑾P+离子注入⑿生长磷化硅玻璃PSG⒀光刻接触孔20⑴刻铝⑵钝化保护层淀积5：掺杂工艺参数计算；P阱参杂工艺计算由P阱的方块电阻可计算出B注入的补偿杂质剂量。由衬底电阻率20Ω·cm查表得。P阱结深5μm则补偿杂质浓度=。与比较可以忽略