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MOS集成电路的基本制造工艺.ppt

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1、1 2MOS集成电路的基本制造工艺 CMOS工艺技术是当代VLSI工艺的主流工艺技术它是在PMOS与NMOS工艺基础上发展起来的其特点是将NMOS器件与PMOS器件同时制作在同一硅衬底上 CMOS工艺技术一般可分为三类即P阱CMOS工艺N阱CMOS工艺双阱CMOS工艺 P阱CMOS工艺 P阱杂质浓度的典型值要比N型衬底中的高5 10倍才能保证器件性能然而P阱的过度掺杂会对N沟道晶体管产生有害的影响如提高了背栅偏置的灵敏度增加了源极和漏极对P阱的电容等 P阱CMOS工艺电连接时 P阱接最负电位 N衬底接最正电位通过反向偏置的PN结实现PMOS器件和NMOS器件之间的相互隔离 P阱CMOS芯片剖面示意图见下图 N阱CMOS工艺 N阱CMOS正好和P阱CMOS工艺相反它是在P型衬底上形成N阱因为N沟道器件是在P型衬底上制成的这种方法与标准的N沟道MOS NMOS 的工艺是兼容的在这种情况下 N阱中和了P型衬底 P沟道晶体管会受到过渡掺杂的影响 N阱CMOS工艺早期的CMOS工艺的N阱工艺和P阱工艺两者并存发展但由于N阱CMOS中NMOS管直接在P型硅衬底上制作有

2、利于发挥NMOS器件高速的特点因此成为常用工艺 N阱CMOS芯片剖面示意图 N阱CMOS芯片剖面示意图见下图双阱CMOS工艺随着工艺的不断进步集成电路的线条尺寸不断缩小传统的单阱工艺有时已不满足要求双阱工艺应运而生双阱CMOS工艺通常双阱CMOS工艺采用的原始材料是在N 或P 衬底上外延一层轻掺杂的外延层然后用离子注入的方法同时制作N阱和P阱双阱CMOS工艺使用双阱工艺不但可以提高器件密度还可以有效的控制寄生晶体管的影响抑制闩锁现象双阱CMOS工艺主要步骤双阱CMOS工艺主要步骤如下 1 衬底准备衬底氧化生长Si3N4 2 光刻P阱形成阱版在P阱区腐蚀Si3N4 P阱注入 3 去光刻胶 P阱扩散并生长SiO2 4 腐蚀Si3N4 N阱注入并扩散 5 有源区衬底氧化生长Si3N4 有源区光刻和腐蚀形成有源区版 6 N管场注入光刻 N管场注入双阱CMOS工艺主要步骤 7 场区氧化有源区Si3N4和SiO2腐蚀栅氧化沟道掺杂阈值电压调节注入 8 多晶硅淀积掺杂光刻和腐蚀形成多晶硅版 9 NMOS管光刻和注入硼形成N 版 10 PMOS管光刻和注入磷形成P 版 11 硅片表面生长SiO2薄膜 12 接触孔光刻接触孔腐蚀 13 淀积铝反刻铝形成铝连线 MOS工艺的自对准结构自对准是一种在圆晶片上用单个掩模形成不同区域的多层结构的技术它消除了用多片掩模所引起的对准误差在电路尺寸缩小时这种有力的方法用得越来越多有许多应用这种技术的例子例子之一是在多晶硅栅MOS工艺中利用多晶硅栅极对栅氧化层的掩蔽作用可以实现自对准的源极和漏极的离子注入如图所示自对准工艺示意图自对准工艺上图中可见形成了图形的多晶硅条用作离子注入工序中的掩模用自己的身体挡住离子向栅极下结构氧化层和半导体的注入同时使离子对半导体的注入正好发生在它的两侧从而实现了自对准而且原来呈半绝缘的多晶硅本身在大量注入后变成低电阻率的导电体可见多晶硅的应用实现一箭三雕之功效无定形硅锑离子氩炭化硅

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