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第二章CMOS制备基本流程.ppt

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文档介绍

文档介绍:CMOS制造工艺流程简介
We will describe a modern CMOS process flow.
Process described here requires 16 masks and > 100 process steps.
1
第二章 CMOS制备基本流程
Stages of IC Fabrication
2
• In the simplest CMOS technologies, we need to realize simply NMOS and PMOS transistors for circuits like those illustrated below.
CMOS Digital Gates
反相电路
或非门:同时输入低电平时才能获得高电平输出
3
PMOS and NMOS
wafer cross section after fabrication
2-Level Metal CMOS
两层互连布线的CMOS
4
有源器件(MOS、BJT等类似器件),必须在外加适当的偏置电压情况下,器件才能正常工作。
对于MOS管,有源区分为源区和漏区,在进行互联之前,两者没有差别。








Choosing a Substrate
Active Region
N and P Well
Gate
Tip or Extension
Source and Drain
Contact and Local Interconnect
Multilevel Metalization
Processing Phases
5
1 µm Photoresist
40 nm SiO2
Choose the substrate (type, orientation, resistivity, wafer size)
• Initial processing:
- Wafer cleaning
- thermal oxidation, H2O
(≈ 40 nm, 15 min. @ 900ºC)
- nitride LPCVD (低压化学气相沉积)
(≈ 80 nm @ 800ºC)
• Substrate selection:
- moderately high resistivity (25-50 ohm-cm)
- (100) orientation
- P- type.
80 nm Si3N4
Choosing a Substrate
Si,(100), P Type,25~50Ωcm
1st Mask Photoresist
• spinning and baking @ 100ºC (≈ - µm)
6
有源区的形成
• Photolithography
- Mask #1 pattern alignment and UV exposure
- Rinse away non-pattern PR
- Dry etch the Nitride layer
-- Plasma etch with Fluorine
CF4 or NF4 Plasma
- Strip Photoresist (H2SO4或O2 plasma)
Active Area Definition (主动区)
SiO2
Si3N4
Photoresist
7
• Wet Oxide (thick SiO2)
- H2O (≈ 500 nm, 90 min. ***@1000ºC)
• Strip Nitride layer
- Phosophoric acid (磷酸) or plasma etch,选择性问题
Field Oxide Growth
- LOCOS: Local Oxidation of Silicon (局部硅氧化工艺)
SiO2
Si3N4
•薄的SiO2层,厚的Si3N4层,避免鸟喙(bird’s beak)的影响
8
•场区:很厚的氧化层,位于芯片上不做晶体管、电极接触的区域,可以起到隔离晶体管的作用。
• Photolithography (套刻)
- Mask #2 pattern alignment and UV exposure
• Ion Implantation 离子注入
- B+ ion bombardment
rate thin SiO2 and field SiO2
-- 反型:半导体表面的少数载流子浓度等于体内的多数载流子浓度时,半导体表面开始反型。
- 150-200 keV for 1