微电子技术综合实践P阱CMOS芯片制作实用工艺设计

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1、23《微电子技术综合实践》设计报告题目：P阱CMOS芯片制作工艺设计院系：自动化学院电子工程系专业班级：学生学号：学生姓名：指导教师姓名：职称：起止时间：6月27日—7月8日成绩：2323目录一、设计要求31、设计任务32、特性指标要求33、结构参数参考值34、设计内容3二、MOS管的器件特性设计31、NMOS管参数设计与计算32、PMOS管参数设计与计算4三、工艺流程设计51、衬底制备52、初始氧化63、阱区光刻64、P阱注入65、剥离阱区的氧化层66、热生长二氧化硅缓冲层67、LPCVD制备Si3N4介质68、有

2、源区光刻：即第二次光刻79、N沟MOS管场区光刻710、N沟MOS管场区P+注入711、局部氧化812、剥离Si3N4层及SiO2缓冲层813、热氧化生长栅氧化层814、P沟MOS管沟道区光刻815、P沟MOS管沟道区注入816、生长多晶硅817、刻蚀多晶硅栅818、涂覆光刻胶919、刻蚀P沟MOS管区域的胶膜9232320、注入参杂P沟MOS管区域921、涂覆光刻胶922、刻蚀N沟MOS管区域的胶膜923、注入参杂N沟MOS管区域924、生长PSG925、引线孔光刻1026、真空蒸铝1027、铝电极反刻10四、P阱

3、光刻版111.氧化生长112.曝光123.氧化层刻蚀124.P阱注入135.形成P阱136.氮化硅的刻蚀147.场氧的生长148.去除氮化硅159.栅氧的生长1610.生长多晶硅1611.刻蚀多晶硅1712.N＋离子注入1713.P+离子注入1714.生长磷化硅玻璃PSG1815.光刻接触孔1816.刻铝1917.钝化保护层淀积20五、工艺实施方案20六、心得体会22七、参考资料232323一．设计要求：1、设计任务：N阱CMOS芯片制作工艺设计2、特性指标要求n沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTn=0.5V,漏极

4、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≥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）3、结构参数参考值：N型硅衬底的电阻率为20；垫氧化层厚度约为600

5、Å；氮化硅膜厚约为1000Å；P阱掺杂后的方块电阻为3300W/ð，结深为5~6；NMOS管的源、漏区磷掺杂后的方块电阻为25W/ð，结深为1.0~1.2；PMOS管的源、漏区硼掺杂后的方块电阻为25W/ð，结深为1.0~1.2；场氧化层厚度为1；栅氧化层厚度为500Å；多晶硅栅厚度为4000~5000Å。4、设计内容1、MOS管的器件特性参数设计计算；2、确定p阱CMOS芯片的工艺流程，画出每步对应的剖面图；3、分析光刻工艺，画出整套光刻版示意图；4、给出n阱CMOS芯片制作的工艺实施方案（包括工艺流程、方法、条件

6、、结果）二．MOS管的器件特性设计1、NMOS管参数设计与计算：由得Å,则得再由，式中（VGS-VT）≥VDS(sat)，得又，得2323阈值电压取发现当时符合要求,又得2、PMOS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)，IDsat≥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：2323取发现当时；符合要求又可知故取三.工艺流程分析1、衬底制备。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

7、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•CM。23232、初始氧化。SiO2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。←衬底N-Si←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，

8、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SiO2N-Si4、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。N-subP-well5、剥离阱区氧化层。6、热生长二氧化硅缓冲层：消除Si-Si3N4界面间的应力，第二次氧化