CMOS -i integreeritud vooluahelate põhiprotsess

 CMOS-i (täiendav metalli oksiidi pooljuht) tehnoloogia on välja kujunenud peavooluprotsessitehnoloogiaks pooljuhtide tootmiseks, kuna Wanlass ja SAH pakkusid selle välja 1963. aastal. Pideva väljatöötamise ja parandamisega peamiste tehnoloogiate, näiteks kohaliku oksüdatsiooniprotsessi, ränilise ja ioontehnoloogia parandamise ja litograafiatehnoloogiaga, on see, et see on laialivalguv, ja litograafiatehnoloogia on laialt levinud. integratsioon.

CMOS -i integreeritud vooluahelate põhiprotsess

Esikülg Lõpp

{{{{0}} protsessis. 18 μm ja allapoole moodustab CMOS-i integreeritud vooluahela esiosa protsess peamiselt seadme lähtekraadi piirkonna. Isoleerimismeetod: 0. 18 μm või rohkem: isoleeritud lokaalse oksüdatsiooni abil (logod). 0,18 μm ja alla: madalat kraavi (STI) eraldamist kasutatakse isoleeritud ala parasiit mahtuvuse vähendamiseks ja vooluringi jõudluse parandamiseks.

Lõksu moodustumine: 0. 18 μm protsessis kasutab hästi retrogradewelli tehnoloogiat seadme jõudluse optimeerimiseks.

Tagurpidi Lõpp

Tagakülg protsess täidab seadme metalli ühenduse.

Ühendage materjal:

Rohkem kui {{0}}}. 18 μm: kasutage peamiselt metalli alumiiniumi omavahel. 0,18 μm ja alla: kuigi alumiiniumi saab endiselt kasutada ühenduste jaoks, kasutatakse vaske enamasti ühenduse materjalina takistuse vähendamiseks ja vooluringi jõudluse parandamiseks. Ühendamisprotsessid: sealhulgas metalli juhtmestiku ja VIA-de mitmekihi moodustamine, samuti metallisilicon kontakt.

0040-35057 rev.c keevisõmblus, piluklapi sisestus, protsessikamber

0 lihtsustatud sammud. 18 μm CMOS -protsessi

1.Substraadi ettevalmistamine: valige puhastamiseks ja eeltöötluseks sobiv silikoonsubstraat.

2.oksiidi kasv: substraadil kasvatatakse õhukest oksiidikihti, et see toimiks järgmiste protsesside maskeeriva kihina.

3. Lititograafia ja söövitus: mustrid moodustatakse fotolitograafia abil ja kantakse söövitusprotsessi kaudu substraatidesse.

4.Ion Implantation: vastavalt seadme nõuetele viiakse läbi erinevat tüüpi ioonide implanteerimine, moodustades lähtekraabialasid ja lõksusid.

5. ANNEALING: Süstitud ioonid lõõmutatakse võrekahjustuste taastamiseks ja lisandite aatomite aktiveerimiseks.

6.STI eraldatus: madalad sooned söövitatakse isoleeritavas piirkonnas ja täidetakse selliste materjalidega nagu ränioksiid, et moodustada isoleerimistsoon.

7.Metaalne ühendus: seadme metalli ühenduse lõpuleviimiseks moodustatakse mitu metalli juhtmestiku ja VIA -de kihti.

8.Passivatsioon ja kapseldamine: seadme pinnale moodustatakse passiivne kiht ja kapseldatakse seadme kaitsmiseks ja töökindluse parandamiseks.

0. 18 μm CMOS -i esiosa protsess

Aktiivsete tsoonide moodustumine

Lineroksiidikihi ja räni nitriidi kihi sadestumine: p-tüüpi räni substraadil või p-tüüpi epitaksiaalsel kihil on ränidioksiidi kiht (Sio₂) kõigepealt termilise oksüdatsiooni teel, kui subjärjelise ränise nitriidi vahelist stressi leevendaks. Järgmisena ladestub järgnevate söövitamisetappide jaoks kõva maski kihina räni nitriidi kiht.

Litograafia ja söövitus: kokkupuude ja areng viiakse läbi 1 litograafiaplaadi abil, et eemaldada fotoresisti seadme isoleeritud aladest. Seejärel eemaldatakse räni nitriid, vooderdise oksiid ja osa fotoresistiga kaetud ränist märja või kuiva söövitamise teel, moodustades madala soone isolatsiooni (STI) esialgse struktuuri.

Ränidioksiidi termiline kasv ja tasapind: Pärast fotoresisti eemaldamist kasvatatakse madala soone alumises ja külgseinas termilise oksüdatsiooni abil ränidioksiidi kihti, mida nimetatakse ümaroksiidiks, mida kasutatakse madala soone põhja teravate nurkade silumiseks, et vähendada lagunemispinge ja lekke tekkimise vähenemist. Järgmisena ladestub ja tihendatakse ränidioksiidi kiht, kasutades madalrõhu aurude sadestumist (LPCVD). Lõpuks viiakse tasapinnaline protsess läbi keemilise mehaanilise poleerimise (CMP) abil, et tagada järgneva protsessi sujuv areng.

Räni nitriidi eemaldamine ja lõpliku oksiidikihi kasv: Pärast räni nitriidi kihi ja silikakihi osa eemaldamist kasvatatakse ränidioksiidi kihti 900 kraadi juures tõkkekihina järgneva iooni implantatsiooni jaoks.

0040-50414 uksepiluventiilivahvivate 200 Emax

N-PRAPSi moodustumine

N-PRAPS-i moodustumine: kokkupuude ja areng, kasutades 2 litograafiaplaati, et eemaldada fotoresisti N-TRAP-i piirkonnas. Seejärel süstitakse N-lõksu moodustamiseks kõrge energiaga suure annuse fosfori (P) iooni. Seejärel süstitakse arseeni (AS) madalama energiaga, et vältida tungimist PMOS -i allikate ja kanalisatsiooni vahel. Lõpuks kasutatakse AS-i madala energiatarbega süstimist PMO-de sisselülitamise pinge reguleerimiseks. See energia ja annuse jaotus kõrgelt madalalt loob niinimetatud retrograadwelli. P-PRAPSi moodustumine: Pärast fotoresisti eemaldamist viiakse P-Pripsi litograafia läbi 3 litograafiaplaati. Seejärel süstitakse P-lõksu moodustamiseks suure energiatarbega suure annusega boori (B) iooni. Järgmisena süstitakse B madalama energiaga, et vältida tungimist NMOS allikate ja kanalisatsiooni vahel. Lõpuks kasutatakse NMOS-i lülituspinge reguleerimiseks madala energiatarbimisega süsti B.

Värava moodustamine

Väravaoksiidi kasv ja polüsilikooni ladestumine: Pärast N-TRAP ja P-TRAP moodustumist eemaldatakse oksiidikiht ja vahver puhastatakse. Seejärel hoitakse termilise kasvu värava oksiidi kihti 800 kraadi juures. Järgmisena ladestub väravamaterjalina polüsilikooni kiht.

Värava litograafia ja korrosioon: värava litograafia viiakse läbi 4- litograafiaplaadi abil ning soovimatu polüsilikon eemaldatakse kuiva söövitamisega, moodustades seadme värava ja polükristallilise ühenduse.

Kerge dopinguallika äravoolu (LDD) moodustumine.

NMOSLDD moodustumine: Pärast värava moodustumist viiakse läbi polükristalliline oksüdatsioon ja värava polükristallilisel termiliselt kasvatatakse ränidioksiidi kihti. NMOSLDD litograafia viidi läbi, kasutades 5- litograafiaplaati, millele järgnes madala energiatarbega implanteerimine ioonidena, et moodustada NMO-de kergelt legeeritud lähtekoodiga piirkond (NLDD).

PMOSLDD moodustumine: pärast fotoresisti eemaldamist viiakse PMOSLDD fotolitograafia 6 litograafiaplaati abil. Järgmisena süstitakse madala energiatarbega B-ioonid, et moodustada PMO-de kergelt legeeritud lähtekraadi piirkond (PLDD). Kuna B hajub kiiremini kui As, on PLDD süsteenergia madalam kui NDD -l.

Vahetüki tootmine

Sadestumine ja korrosioon: Kiht TEOS -i (tetraetoksüsilaan) ladestub kettale vahetüki eelkäijana. Sellele järgneb isotroopne kuiv korrosioon, mis säilitab GATE Polysiliconi külgseinas olevad TEO-d, moodustades vahetüki. Rapiidne termiline lõõmutamine: süstitud LDD-l viiakse läbi süstitud manustatud aatomite ja remondikahjustuse aktiveerimiseks kõrge temperatuuriga kiire termiline lõõmutamine (RTA). Vahetüki roll on järgneva lähtekraadi süstimise blokeerimine ja protsessi enese joondamise saavutamine.

NMO -de ja PMOS -i allika kanalisatsiooni moodustumine

NMOS -i allika äravoolu süstimine: Pärast vahetüki valmistamist kasvatatakse õhukese oksiidi kihti termiliselt süstimise barjäärina. NMOS-i allika äravoolu litograafia jaoks kasutati 7- litograafiaplaati, millele järgnes kõrge energiatarbega implanteerimine ioonidena, et moodustada NMO-de lähtereostus.

PMOS -i allika äravoolu süstimine: pärast fotoresisti eemaldamist viiakse PMOS -i allika äravoolu litograafia läbi 8- litograafilise plaadi abil. Järgmisena süstitakse bf₂ iooni (BF₂ on B-ühend, mida kasutatakse PMOS-i allikakraadi dopingukontsentratsiooni suurendamiseks), et moodustada PMOS-i lähtekraadi piirkond. BF₂ ioonide suure massi tõttu on süsteenergia suhteliselt madal.

Siiani on lõpule viidud 0. 18μM CMOS-i esiotsa protsessi peamised sammud, sealhulgas aktiivse piirkonna moodustumine, N ja P-kaevude valmistamine, väravate moodustumine, kerge legeerimise allika moodustumine ja kanalisatsioon, vahetüki valmistamine ning NMO-de ja PMOS-i lähtekeenide moodustumine. Need sammud moodustavad koos CMOS-i integreeritud vooluringi põhistruktuuri ja loovad aluse järgnevatele taustaprotsessidele (metallide ühendused jne).

0. 18 μmcmos tagaosa alumiiniumist ühendamise protsess

Taga otsas alumiiniumist ühendamise protsessis on peamine asi metalli ühenduse valmistamine ja järgmised on 6- kihi alumiiniumist ühendamise üksikasjalikud sammud:

Kontakti tegemine

Meediumide sadestumine ja tasapinnaline: esiteks ladestub põhikihtina TEOS -i kiht (tetraetoksüsilaani), millele järgneb B- ja P -ga leotatud TEOS (BPSG) sadestumine, et parandada söötme sujuvust ja astme katvust. Lõpuks viib CMP (keemiline mehaaniline poleerimine) läbi tasapinnalise protsessi, et muuta ketta pind lamedamaks.

Kontaktiaugu litograafia ja korrosioon: kontaktiaugud on litograafia, kasutades konkreetset litograafiaplaati, ja seejärel tehakse kuiva söövitamist dielektrilise kihi eemaldamiseks, mida fotoresist ei kata kontaktiaukude moodustamiseks.

Kontaktiaugu täitmine: Ti (titaan), tina (titaannitriid) ja w (volfram) ladestuvad, kus adhesioonina kasutatakse Ti ja tina ning täitematerjalina kasutatakse W. Liigne W pinnal eemaldatakse W CMP abil ja säilitatakse ainult W kontaktiaugu sees, moodustades lõpliku kontaktiava struktuuri.

Esimese metalli kihi valmistamine

Metalli ladestumine: Pärast kontaktiaugu valmistamist on Ti, Alcu (alumiinium-vahisulam) ja tina ladestub, peamine juhtiv materjal on Alcu ning vastavalt adhesioonikihina ja tõkkekihina Ti ja tina.

Esimene kihiline metalli litograafia ja söövitus: litograafia viiakse läbi esimese metallkihi litograafiaplaadi abil ja seejärel eemaldatakse metallkiht, mida fotoresistiga ei kata, söövitumise abil, moodustades esimese metalli kihi omavahel ühendatud struktuuri.

Akude ja sellele järgnenud metallkihtide valmistamine

Läbi augu protsess: Akude kaudu tehakse sarnases protsessis kontaktiaukudega ja neid kasutatakse vooluahelate ühendamiseks erinevate metallkihtide vahel. Metallkihi protsess: alates teisest metallkihist sisaldab iga metallkihi tootmine metalliladestusi, fotolitograafiat, söövitamist ja muid etappe. Kui metallkihtide arv suureneb, suureneb metallkihi paksus vastavalt, et taluda kõrgemaid voolusid ja tagada parem soojuse hajumine. Lõplik metallkiht ja sektsioon: Pärast kõigi metallkihtide valmistamist viilutatakse seade ja ketas lõigatakse üksikuteks laastudeks.

Passiivsus ja padjade valmistamine

Passivatsioonikihi sadestumine: Pärast metalli ülemise kihi lõppu ladestuvad SiO₂ ja Si₃n₄ passiivsuskihtidena, et kaitsta kiipi välise keskkonna kahjustuste eest.

Padja litograafia ja korrosioon: padja litograafia viiakse läbi konkreetse litograafiaplaadi abil ja seejärel eemaldatakse padjakiht padi, mis on vajalik, eemaldatakse söövitades, moodustades plipadja piirkonna.

0. 18 μmcmos tagaotsa vaskühenduse protsess

Peamine erinevus vase omavahel ühendamise protsessi ja alumiiniumist omavahel ühendamise protsessi vahel on vase kasutamine metalli ühenduse materjalina ja madala K-d dielektrilise kasutamine metallkihtide vahelise isolatsioonimaterjalina. Järgmised on vase ühenduse protsessi üksikasjalikud sammud:

Metal-eelne meediumide sadestumine

Meediumide sadestumine ja tasapinnaline: esiteks ladestatakse lahti keedetud meediumikihina, millele järgneb BPSG sadestumine ning kõrge temperatuuri tihenemine ja tasapinnaline. Seejärel ladestub lõpliku metallise dielektrilise kihina veel üks lakkamata TEOS-i kiht.

Kontaktiaukude valmistamine

Kontaktiaugu litograafia ja korrosioon: sarnaselt alumiiniumist omavahel ühendatava protsessiga litograafid, kasutades konkreetset litograafiaplaati, ja seejärel eemaldatakse korrosiooni abil dielektriline kiht, mida fotoresistiga ei kata.

Kontaktiaugu täidis: õhuke kiht Ti ja tina ladestub adhesioonina ja tõkkekihina CVD (keemiline aurude sadestumise) meetodil, millele järgneb W sadestumine täidiseks. Liigsed W pinnal eemaldatakse W CMP abil ja moodustub lõplik kontaktpoorstruktuur.

Metallkihi 1 valmistamine 1

Madala k dielektriline sadestumine: madala K-d kattekiht parasiitliku mahtuvuse vähendamiseks. Metallkihi litograafia ja söövitus: Sio₂ ladestub söövitamise otsakihina ning seejärel metalli 1 litograafia ja söövitus viiakse läbi metalli 1- täidetud soone moodustamiseks.

Vase täitmine ja CMP: TA ladestub vase infiltreeruva kihina ja seejärel ladestub vase täitematerjalid CVD -meetodi abil. Pinna liigne vask eemaldatakse CMP abil, moodustades metalli 1 omavahel ühendatud struktuuri.

Metallkihi 2 valmistamine

ELTCH -tõkke ja madala K -söötme sadestumine: Sin ladestub söövitava tõkkekihina ning seejärel kaetakse madala K söötme ja SiO₂ söövitava otsakihi ja täiteaine kihina. Läbi- ja metallkihtide litograafia ja söövitus: 1 läbi augu läbi augu litograafia ja söövitus viiakse läbi läbi augu struktuuri. Sellele järgneb metalli 2 fotolitograafia ja söövitus, moodustades metalli 2.

Vase täitmine ja CMP: TA-filtreeritud kiht ladestub PVD-ga, millele järgneb soon täidetud CVD-de ladestunud vasega. Pinna liigne vask eemaldatakse CMP abil, moodustades metalli 2 omavahel ühendatud struktuuri.

Mitmekihiliste metallide ühenduste ja patjade valmistamine

Järgnev metallkihtide valmistamine: metalli 3 ja selle ülemise kihi valmistamisprotsess on sarnane metalli 2 protsessiga, sealhulgas söövitusbarjäärikihtide sadestumisega, madala K-söötme, SiO₂, Litograafia, söövitamise, vase täitmise ja CMP-ga.

Passiiveerimine ja padja valmistamine: Pärast ülemise metallkihi valmimist ladestuvad Si₃n₄ ja Sio₂ seadme passiivse kaitsekihina PECVD -meetodil ning seejärel on padi fotolitograafia ja korrosiooni töötlemine viiakse plipadja moodustamiseks.

Ülaltoodud sammude kaudu viidi läbi kogu 0.