cmos工藝詳解，cmos工藝流程圖文-KIA MOS管

CMOS工藝是在PMOS和NMOS工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。CMOS中的C表示“互補(bǔ)”，即將NMOS器件和PMOS器件同時(shí)制作在同一硅襯底上，制作CMOS集成電路。CMOS集成電路具有功耗低、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、集成度高等眾多優(yōu)點(diǎn)。

CMOS電路中既包含NMOS晶體管也包含PMOS晶體管，NMOS晶體管是做在P型硅襯底上的，而PMOS晶體管是做在N型硅襯底上的，要將兩種晶體管都做在同一個(gè)硅襯底上，就需要在硅襯底上制作一塊反型區(qū)域，該區(qū)域被稱為“阱”。根據(jù)阱的不同，CMOS工藝分為P阱CMOS工藝、N阱CMOS工藝以及雙阱CMOS工藝。其中N阱CMOS工藝由于工藝簡(jiǎn)單、電路性能較P阱CMOS工藝更優(yōu)，從而獲得廣泛的應(yīng)用。

cmos工藝流程

a、隔離氧化層（清洗硅片，對(duì)硅片表面進(jìn)行氧化形成墊氧化層）

注：幾nm厚度，作為隔離層保護(hù)有源區(qū)在去掉氮化物過(guò)程中免受化學(xué)污染，同時(shí)起到緩和硅襯底與SiN層之間應(yīng)力的作用。

b、沉積SiN（數(shù)百nm厚度，采用LPCVD，即低壓化學(xué)氣相沉積法沉積，使用NH3與SiCl2反應(yīng)，生成SiN）

注：SiN是一種堅(jiān)固的掩膜材料，用于進(jìn)行STI工藝時(shí)保護(hù)有源區(qū)，同時(shí)其可充當(dāng)CMP的拋光阻擋材料。

c、涂膠，曝光，顯影，刻蝕掉沒(méi)有光刻膠保護(hù)的區(qū)域，從而在STI區(qū)域形成淺溝槽

d、用CVD法沉積SiO2膜（SiO2用來(lái)阻止氧分子往有源區(qū)擴(kuò)散）

使用間隙填充（Gap-Fill）技術(shù)來(lái)沉積STI的氧化層，需同時(shí)進(jìn)行成膜與刻蝕工藝。

在膜生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行濺射刻蝕→轉(zhuǎn)角處的刻蝕速率比平坦部分高，轉(zhuǎn)角處被刻蝕掉→可以避免在間隙入口處產(chǎn)生夾斷，導(dǎo)致間隙填充中的孔洞→完成薄膜沉積

e、使用CMP對(duì)SiO2進(jìn)行拋光（堅(jiān)固的SiN充當(dāng)拋光阻擋層，阻止隔離結(jié)構(gòu)的過(guò)度拋光）

f、去除氮化物（熱磷酸槽去除氮化物）

阱（Well）

① 雙阱

n型雜質(zhì)的深擴(kuò)散區(qū)（多數(shù)載流子為電子）；p型雜質(zhì)的深擴(kuò)散區(qū)（多數(shù)載流子為空穴）

② 工藝流程

a、在硅晶圓上用熱氧化工藝形成犧牲氧化層（作用是在離子注入形成阱時(shí)調(diào)整離子注入深度）

b、在P/N阱區(qū)域上方涂光刻膠并用光刻工藝進(jìn)行曝光，顯影，并用離子注入工藝注入n/p雜質(zhì)，灰化去除不需要的光刻膠

c、除去犧牲氧化膜，將n型和p型阱區(qū)退火激活，形成雙阱

柵極

① 柵極：先進(jìn)的數(shù)字電路需要高速和低壓工作，需實(shí)現(xiàn)柵極長(zhǎng)度的小型化（通過(guò)微細(xì)化工藝減小柵極長(zhǎng)度）

② 自對(duì)準(zhǔn)工藝：柵極形成是在源漏極形成之前完成，利用自對(duì)準(zhǔn)工藝形成源漏極，可省略一道光刻工序，從而降低成本

③ 工藝流程

a、在雙阱上形成柵氧化層，作為柵極材料的多晶硅層、金屬硅化物的多層膜（減壓CVD法）

b、用光刻工藝對(duì)柵電極進(jìn)行阻擋涂改

c、對(duì)多晶硅膜進(jìn)行干法刻蝕，用去膠工藝去除不需要的光刻膠

d、用等離子CVD法形成SiO2層，自對(duì)準(zhǔn)的在柵電極兩側(cè)形成LDD膜

[緩和晶體管中微細(xì)尺寸的柵電極附近的電場(chǎng)]

源極/漏極

① 源極與漏極

MOS管通過(guò)施加到柵極的電壓執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，以打開(kāi)和關(guān)閉源極與漏極之間的電流。

② 工藝流程

a、通過(guò)光刻工藝在n阱區(qū)域上覆蓋光刻膠，并將n型雜質(zhì)離子注入p型區(qū)域

b、使用高電流型的離子注入設(shè)備向源漏極注入高濃度的雜質(zhì)

c、灰化去除不需的光刻膠

d、n阱區(qū)域同理

e、退火激活形成n型和p型晶體管的源漏極區(qū)域

電極形成（鎢塞W-Plug形成）

工藝流程

a、用等離子CVD法形成刻蝕停止層和隔離層（隔離層是金屬布線層形成之前的絕緣層，稱為PMD[Pre Metal Dielectrics]）

b、用CMP工藝使得隔離層平坦化（受柵電極的影響，上部的形狀會(huì)產(chǎn)生凸起）

c、用光刻法形成接觸孔的圖形（微細(xì)尺寸的源漏極和接觸必須連接上，且要采取最小的布線間距）

d、用光刻膠作為掩膜來(lái)刻蝕隔離層，穿透形成接觸孔

e、灰化去除不需要的光刻膠

f、在接觸孔內(nèi)形成TiN/Ti等黏附層和覆蓋W層

注：黏附層將隔離層和W膜更好地黏接到一起，用濺射工藝生成；覆蓋式W膜用CVD法形成

g、用CMP工藝去除PMD上多余的W層和黏附層，實(shí)現(xiàn)W塞

后端工藝

1、Why使用多層布線

在先進(jìn)的邏輯IC中，把已經(jīng)驗(yàn)證完成的IP進(jìn)行整合，進(jìn)而完成數(shù)字IC的設(shè)計(jì)。新的電路的驗(yàn)證需要花費(fèi)大量的時(shí)間，通常是把各種各樣的電路模塊通過(guò)布線連接到一起來(lái)實(shí)現(xiàn)該LSI。

2、多層布線示意圖

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