电子科大微电子工艺(第九章)工艺集成ppt课件.ppt

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1、第九章集成电路制造工艺集成9.1引言工艺集成前面第二～八章分别介绍了氧化、扩散/离子注入、淀积、光刻、刻蚀、金属化以及化学机械抛光，这些都是单项工艺，这些单项工艺的组合称为工艺集成。不同的工艺集成形成了不同的集成电路制造技术。双极型MOS型BiMOS硅片制造厂的分区硅片制造厂分成6个独立的生产区：扩散（包括氧化、热掺杂等高温工艺）、光刻、刻蚀、薄膜（包括APCVD、LPCVD、PECVD、溅射等）、离子注入和抛光（CMP）。CMOS简要工艺流程CMOS简要工艺流程（续）CMOS简要工艺流程（续）本章介绍两种不同的集成电路制造技术1.基

2、本的4～6μm双极集成电路工艺技术2.先进的0.18μmCMOS集成电路工艺技术9.2基本的4～6μm双极集成电路工艺技术工艺流程备片→埋层氧化→光刻埋层区→薄氧氧化→埋层注砷→埋层推进→外延→隔离氧化→光刻隔离区→隔离扩散→基区氧化→光刻基区→基区注硼→基区推进→光刻发射区→发射区磷扩散→光刻引线孔→溅射铝→光刻铝电极→钝化→光刻压焊窗→合金→中测器件剖面图及电路图简单的放大器电路电路器件剖面图1.备片：P型硅单晶、单面抛光片、晶向＜111＞、电阻率ρ＝8～15Ω.cm2.埋层氧化工艺目的：制作注入掩蔽层工艺方法：（干＋湿＋干）氧化工艺

3、要求：tox＝1000nm左右3.光刻埋层区工艺目的：定义隐埋层注入区工艺方法：光刻8步骤（HMDS气相成底膜、涂胶、软烘、对准曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜、检查）、湿法刻蚀、湿法去胶工艺要求：边缘整齐、无针孔、无小岛4.薄氧氧化工艺目的：制作注入屏蔽氧化层，用于减小注入损伤及沟道效应。工艺方法：干氧氧化工艺要求：tox＝25nm左右5.隐埋层As注入：注入能量：100KEV注入剂量：4.0E15（4.0×1015ions/cm2）6.隐埋层推进、退火：工艺目的：获得合适的掺杂浓度分布和薄层电阻以及杂质的电激活工艺方法：N2/O2气氛高温

4、退火工艺要求：R□＝20Ω/□左右埋层区版图及剖面图隐埋层的作用：a.减小集电极串联电阻b.减小寄生PNP管的影响对隐埋层杂质的要求：a.杂质固溶度大b.高温时在Si中的扩散系数小，以减小上推c.与衬底晶格匹配好，以减小应力7.外延淀积工艺目的：形成电阻率和厚度符合要求的NPN晶体管集电区；方便P－N隔离。工艺方法：硅气相外延生长VPE8.隔离氧化：tox＝600nm左右，做隔离扩散的掩蔽层。9.光刻隔离区：定义隔离区域。刻蚀、湿法去胶。隔离区版图及剖面图10.隔离扩散工艺目的：制作独立的硅岛以形成电路元件间的电气隔离。工艺方法：B2O3

5、乳胶源扩散工艺要求：检测隔离岛对衬底的击穿电压11.基区氧化工艺目的：获得高质量的器件表面保护层工艺方法：去除硅片上的隔离氧化层、硅片清洗（干＋湿＋干）高温氧化工艺要求：tox＝450nm左右12.光刻基区工艺目的：定义晶体管的基极注入区及电阻注入区。工艺方法：湿法腐蚀、不去胶工艺要求：同埋层光刻13.基区硼注入工艺目的：形成NPN晶体管的基区及扩散电阻注入能量：60KEV注入剂量：4.0E14基区版图及剖面图14.基区推进工艺目的：获得合适的基区掺杂浓度分布、方块电阻和结深，注入杂质的电激活。推进的作用：①注入杂质电激活②符合要求的掺杂

6、分布③生长一定厚度的二氧化硅以掩蔽后续的磷扩散。工艺方法：（干＋湿＋干）高温推进工艺要求：R□＝200Ω/□左右，Xj=3μm左右基区剖面图15.光刻发射区：定义晶体管的发射极扩散区、集电极接触区以及隔离岛N＋接触区。16.发射区扩散：工艺目的：形成NPN晶体管的发射区、集电极接触区以及隔离岛N＋接触区。扩散方法：①预扩散：POCl3源扩散②再分布及氧化：（干＋湿＋干）高温工艺要求：HFE＝100～200倍BVCEO=10~30V光刻发射区和发射区扩散剖面图发射区版图及发射区扩散剖面图17.光刻引线孔工艺目的：在晶体管的基区、发射区、集电

7、区、电阻区以及隔离区等开出窗口以便引出金属布线。工艺方法：湿法腐蚀、湿法去胶引线孔版图及剖面图18.溅射铝工艺目的：制作电路元器件的金属电极工艺方法：溅射材料Al－Cu（1％），磁控溅射工艺要求：厚度1.5μm左右19.光刻铝电极工艺目的：形成电路的金属互连线工艺方法：涂厚胶，用Cl基气体干法RIE刻蚀，干法氧等离子体去胶。铝电极版图及器件剖面图20.钝化工艺目的：保护电路器件表面钝化层的作用：防止金属线划伤、表面吸潮、表面沾污。工艺方法：PECVD生长氧化硅和氮化硅复合介质工艺要求：tox＝400nm左右、tSiN＝600nm左右。21

8、.光刻压焊窗工艺目的：开出金属电极窗口以便压焊键合工艺方法：涂厚胶，干法刻蚀，干法去胶光刻压焊窗版图22.合金工艺目的：金属与器件有源区形成良好的欧姆接触。工艺方法：在合金炉中进行，温度450