cmos工藝詳解，cmos工藝流程圖文-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-10-18
CMOS工藝是在PMOS和NMOS工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。CMOS中的C表示“互補”，即將NMOS器件和PMOS器件同時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、集成度高等眾多優(yōu)點。
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工藝由于工藝簡單、電路性能較P阱CMOS工藝更優(yōu)，從而獲得廣泛的應(yīng)用。
a、隔離氧化層（清洗硅片，對硅片表面進行氧化形成墊氧化層）
注：幾nm厚度，作為隔離層保護有源區(qū)在去掉氮化物過程中免受化學污染，同時起到緩和硅襯底與SiN層之間應(yīng)力的作用。
b、沉積SiN（數(shù)百nm厚度，采用LPCVD，即低壓化學氣相沉積法沉積，使用NH3與SiCl2反應(yīng)，生成SiN）
注：SiN是一種堅固的掩膜材料，用于進行STI工藝時保護有源區(qū)，同時其可充當CMP的拋光阻擋材料。
c、涂膠，曝光，顯影，刻蝕掉沒有光刻膠保護的區(qū)域，從而在STI區(qū)域形成淺溝槽
d、用CVD法沉積SiO2膜（SiO2用來阻止氧分子往有源區(qū)擴散）
使用間隙填充（Gap-Fill）技術(shù)來沉積STI的氧化層，需同時進行成膜與刻蝕工藝。
在膜生長同時進行濺射刻蝕→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，導致間隙填充中的孔洞→完成薄膜沉積
e、使用CMP對SiO2進行拋光（堅固的SiN充當拋光阻擋層，阻止隔離結(jié)構(gòu)的過度拋光）
f、去除氮化物（熱磷酸槽去除氮化物）
① 雙阱
n型雜質(zhì)的深擴散區(qū)（多數(shù)載流子為電子）；p型雜質(zhì)的深擴散區(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
① 柵極：先進的數(shù)字電路需要高速和低壓工作，需實現(xiàn)柵極長度的小型化（通過微細化工藝減小柵極長度）
② 自對準工藝：柵極形成是在源漏極形成之前完成，利用自對準工藝形成源漏極，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、用光刻工藝對柵電極進行阻擋涂改
c、對多晶硅膜進行干法刻蝕，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，自對準的在柵電極兩側(cè)形成LDD膜
[緩和晶體管中微細尺寸的柵電極附近的電場]
① 源極與漏極
MOS管通過施加到柵極的電壓執(zhí)行開關(guān)操作，以打開和關(guān)閉源極與漏極之間的電流。
② 工藝流程
a、通過光刻工藝在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
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，上部的形狀會產(chǎn)生凸起）
c、用光刻法形成接觸孔的圖形（微細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，實現(xiàn)W塞
1、Why使用多層布線
在先進的邏輯IC中，把已經(jīng)驗證完成的IP進行整合，進而完成數(shù)字IC的設(shè)計。新的電路的驗證需要花費大量的時間，通常是把各種各樣的電路模塊通過布線連接到一起來實現(xiàn)該LSI。
2、多層布線示意圖
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