Procesul de fabricație de bază al circuitelor integrate CMOS

 Tehnologia CMOS (semiconductor de oxid de metal complementar) s-a transformat într-o tehnologie de proces principal pentru fabricarea semiconductorilor, deoarece a fost propusă de Wanlass și SAH în 1963. Odată cu dezvoltarea continuă și îmbunătățirea tehnologiilor cheie, cum ar fi procesul local de oxidare a siliciului, tehnologia de implantare ionică și tehnologia litografiei, a fost utilizată în mod continuu, în ceea ce privește dimensiunea, a fost utilizat în mod continuu, în mod continuu, care urmărește și îmbunătățirea integrării.

Procesul de fabricație de bază al circuitelor integrate CMOS

Faţă Sfârşit

În procesul de {{0}}. Metoda de izolare: 0. 18μm sau mai mult: izolat de oxidarea locală (locos). 0,18μm și mai jos: izolarea șanțului superficial (STI) este utilizată pentru a reduce capacitatea parazită a zonei izolate și pentru a îmbunătăți performanța circuitului.

Formarea capcanei: în procesul 0. 18μm, puțul folosește tehnologia retrogradewell pentru a optimiza performanța dispozitivului.

Spate Sfârşit

Procesul back-end completează interconectarea metalică a dispozitivului.

Material de interconectare:

Mai mult decât {{0}}. 18μm: Utilizați în principal aluminiu metalic ca material interconectat. 0,18μm și mai jos: Deși aluminiul poate fi încă utilizat pentru interconectări, cuprul este utilizat în cea mai mare parte ca material de interconectare pentru a reduce rezistivitatea și a îmbunătăți performanța circuitului. Procese de interconectare: inclusiv formarea mai multor straturi de cablare metalică și vias, precum și contactul metalic-silicon.

0040-35057 Rev.C Weld, inserție de valve de fante, cameră de proces

Pași simplificați pentru 0. 18 μm proces CMOS

1. Pregătirea subsubstratului: Selectați substratul de silicon corespunzător pentru curățare și pretratare.

2. Creșterea oxidului: un strat de oxid subțire este cultivat pe substrat pentru a acționa ca un strat de mascare pentru procesele ulterioare.

3. Litografie și gravură: modelele sunt formate folosind fotolitografie și transferate în substraturi prin procesul de gravare.

4. Implantarea eionică: În conformitate cu cerințele dispozitivului, se efectuează diferite tipuri de implantare ionică pentru a forma zone și capcane de scurgere a sursei.

5.Anicarea: ionii injectați sunt recuperați pentru a restabili deteriorarea rețelelor și a activa atomii de impuritate.

6. Izolarea STI: canelurile superficiale sunt gravate în zonă pentru a fi izolate și umplute cu materiale precum oxidul de siliciu pentru a forma o zonă de izolare.

7. Interconectarea metalului: Se formează mai multe straturi de cabluri metalice și VIA pentru a completa interconectarea metalică a dispozitivului.

8.Pasivare și încapsulare: un strat de pasivare este format pe suprafața dispozitivului și încapsulat pentru a proteja dispozitivul și a îmbunătăți fiabilitatea.

0. 18μM CMOS Front End Process

Formarea zonelor active

Depunerea stratului de oxid de linie și a stratului de nitrură de siliciu: pe un substrat de siliciu de tip P sau un strat epitaxial de tip p, un strat de dioxid de siliciu (SIO₂) este cultivată pentru prima dată prin oxidarea termică ca strat de oxid de linie pentru a ameliora tensiunea dintre subsolul de silicon subsecvent. În continuare, un strat de nitrură de siliciu este depus ca un strat de mască tare pentru etapele de gravare ulterioare.

Litografie și gravură: expunerea și dezvoltarea sunt efectuate folosind 1 placă de litografie pentru a îndepărta fotorezistul din zonele izolate ale dispozitivului. Ulterior, nitrura de siliciu, oxidul de căptușeală și o parte din siliciu care nu sunt acoperite de fotorezist sunt îndepărtate de gravură umedă sau uscată, formând o structură preliminară de izolare a canelurii superficiale (STI).

Creșterea termică și planarizarea siliceului: După ce fotorezistul este îndepărtat, un strat de silice este cultivat în partea inferioară și laterală a pereților canelurii superficiale prin oxidare termică, numită rotunjire, care este utilizată pentru a netezi colțurile ascuțite ale fundului canelurii superficiale pentru a reduce reducerea tensiunii de descompunere și generarea de scurgere. În continuare, este depus și densificat un strat de silice folosind depunerea de vapori de joasă presiune (LPCVD). În cele din urmă, un proces de planarizare este realizat cu ajutorul unor lustruire mecanică chimică (CMP) pentru a asigura progresul lină al procesului ulterior.

Îndepărtarea nitrurului de siliciu și creșterea stratului final de oxid: După ce stratul de nitrură de siliciu și o parte a stratului de silice sunt îndepărtate, un strat de dioxid de siliciu este cultivat la 900 de grade ca strat de barieră pentru implantarea ionică ulterioară.

0040-50414 Valve cu ușă fără vaie fără 200 de emax

Formarea N-CRAPS și P-CRAPS

Formarea N-TRAPS: expunere și dezvoltare folosind 2 plăci de litografie pentru a îndepărta fotorezistul în zona N-TRAP. Ulterior, este injectat un ion de fosfor cu doze mari cu energie mare (P) pentru a forma o capcană N. Arsenicul (AS) este apoi injectat la o energie mai mică pentru a preveni penetrarea între sursele PMOS și drenuri. În cele din urmă, o injecție cu energie redusă de AS este utilizată pentru a regla tensiunea de pornire a PMO-urilor. Această distribuție de energie și doză de la mare la scăzută creează așa-numitul retrogradewell. Formarea capcanelor P: După ce fotorezistul este îndepărtat, litografia PRAPS P este efectuată folosind 3 plăci de litografie. Ulterior, este injectat un ion de bor cu doză mare de energie mare (b) cu o doză mare de energie mare pentru a forma o capcană P. În continuare, B este injectat la o energie mai mică pentru a preveni penetrările dintre sursele NMOS și drenurile. În cele din urmă, o injecție B cu energie redusă este utilizată pentru a regla tensiunea de pornire a NMOS.

Formarea porții

Creșterea oxidului de poartă și depunerea polisiliconului: După formarea N-TRAP și P-TRAP, stratul de oxid este îndepărtat și placa este curățată. Apoi, stratul de oxid de poartă de creștere termică este menținut la 800 de grade. În continuare, un strat de polisilicon este depus ca material de poartă.

Litografia și coroziunea porții: litografia de poartă se efectuează folosind o placă de litografie 4-, iar polisiliconul nedorit este îndepărtat prin gravură uscată pentru a forma o interconectare de poartă și policristalină a dispozitivului.

Formarea scurgerii sursei de dopaj ușor (LDD).

Formarea NMOSLDD: După formarea porții, se efectuează oxidarea policristalină și un strat de silice este cultivat termic pe policristalinul poartă. Litografia NMOSLDD a fost efectuată folosind o placă de litografie 5-, urmată de implantarea de energie scăzută ca ioni pentru a forma o regiune de scurgere a sursei (NLDD) ușor dopate (NLDD) a NMOS.

Formarea PMOSLDD: După ce fotorezistul este eliminat, fotolitografia PMOSLDD este efectuată folosind 6 plăci de litografie. În continuare, sunt injectate ioni B cu energie scăzută pentru a forma o regiune de scurgere a sursei ușor dopate (PLDD) de PMO. Deoarece B difuzează mai repede decât AS, energia de injecție a PLDD este mai mică decât cea a NLDD.

Producția de distanțier

Depunerea și coroziunea: un strat de teos (tetraethoxisilan) este depus pe disc ca precursor al distanțierului. Aceasta este urmată de coroziunea izotropă uscată, care păstrează TEO-urile pe peretele lateral al polisiliconului porții pentru a forma un distanțier.RAPID CERINGERE TERMALĂ: Recuperarea termică rapidă la temperatură ridicată (RTA) se efectuează pe LDD injectat pentru a activa atomii de impuritate injectate și pentru a repara daunele de resturi. Rolul distanțierului este de a bloca injecția ulterioară de scurgere a sursei și de a obține auto-alinierea procesului.

Formarea de scurgeri sursă de NMO și PMOS

Injecția de scurgere a sursei NMOS: După ce distanțierul este fabricat, un strat subțire de oxid este cultivat termic ca barieră de injecție. O placă de litografie 7- a fost utilizată pentru litografia scurgerii sursei NMOS, urmată de implantarea de energie mare ca ioni pentru a forma regiunea de scurgere sursă a NMOS.

Injecția de scurgere a sursei PMOS: După eliminarea fotorezistului, litografia scurgerii sursei PMOS se realizează folosind o placă litografică 8-. În continuare, ionul bf₂ este injectat (BF₂ este un compus de B care este utilizat pentru a crește concentrația de dopaj a sursei PMOS-scurgere) pentru a forma regiunea de scurgere a sursei de PMO. Datorită masei mari de ioni BF₂, energia de injecție este relativ scăzută.

Până în prezent, etapele principale ale procesului front-end 0. Împreună, acești pași constituie structura de bază a unui circuit integrat CMOS și oferă baza proceselor ulterioare de back-end (interconectări metalice etc.).

0.

În procesul de interconectare din aluminiu back-end, principalul lucru este fabricarea interconectării metalice, iar următoarele sunt etapele detaliate ale 6- Interconectare din aluminiu de strat:

Făcând contact

Depunerea și planarizarea mediilor: În primul rând, un strat de TEO (tetraethoxisilan) este depus ca strat de medii de bază, urmat de depunerea de TEOS (BPSG) dopat cu B și P pentru a îmbunătăți fluiditatea și acoperirea în trepte a mediului. În cele din urmă, un proces de planarizare este realizat de CMP (lustruire mecanică chimică) pentru a face suprafața discului mai plat.

Litografie și coroziune a găurilor de contact: Găurile de contact sunt litografia folosind o placă de litografie specifică, iar apoi gravura uscată este efectuată pentru a îndepărta stratul dielectric care nu este acoperit de fotorezist pentru a forma găurile de contact.

Umplerea de găuri de contact: Ti (titan), staniu (nitrură de titan) și W (tungsten) sunt depuse, unde Ti și staniu sunt utilizate ca straturi de aderență și barieră, iar W este utilizat ca material de umplutură. Excesul de W de pe suprafață este îndepărtat de CMP de W și se păstrează doar W în interiorul găurii de contact, formând structura finală a găurii de contact.

Fabricarea primului strat de metal

Depunerea de metal: După ce s-a fabricat gaura de contact, Ti, ALCU (aliaj de copper de aluminiu) și se depun staniu, cu ALCU ca material conductor principal, și Ti și staniu ca strat de adeziune și, respectiv, strat de barieră.

Primul strat de litografie și gravură metalică: litografia se realizează folosind o placă de litografie a primului strat de metal, iar apoi stratul de metal care nu este acoperit de fotorezist este îndepărtat prin gravură pentru a forma o structură interconectată a primului strat de metal.

Fabricarea prin găuri și straturi de metal ulterioare

Procesul prin gaură: găurile prin găuri sunt realizate într-un proces similar cu găurile de contact și sunt utilizate pentru a conecta circuitele între diferite straturi metalice. Procesul stratului metalic: pornind de la al doilea strat de metal, producția fiecărui strat de metal include depozite de metal, fotolitografie, gravură și alte trepte. Pe măsură ce numărul de straturi metalice crește, grosimea stratului de metal crește în consecință pentru a rezista curenților mai mari și pentru a oferi o mai bună disipare a căldurii. Strat și secțiune metalică finală: După ce toate straturile de metal au fost fabricate, dispozitivul este feliat și discul este tăiat în jetoane individuale.

Pasivarea și fabricarea tampoanelor

Depunerea stratului de pasivare: După ce stratul superior de metal este finalizat, SIO₂ și Si₃n₄ sunt depuse ca straturi de pasivare pentru a proteja cipul de deteriorarea mediului extern.

Litografie și coroziune a plăcuței: litografia tamponului se realizează folosind o placă de litografie specifică, iar apoi stratul de pasivare de pe tamponul care trebuie LED este îndepărtat prin gravură pentru a forma zona de plumb.

0.

Principala diferență între procesul de interconectare a cuprului și procesul de interconectare de aluminiu este utilizarea cuprului ca material de interconectare a metalului și utilizarea unui dielectric cu K-K ca material de izolare între straturile metalice. Următoarele sunt pașii detaliate ale procesului de interconectare a cuprului:

Depunerea pre-metalului media

Depunerea și planarizarea media: În primul rând, TEO-urile nedepuse este depusă ca strat de media de bază, urmat de depunerea BPSG și densificarea și planarizarea la temperaturi ridicate. Un alt strat de TEO-uri nedepinse este apoi depus ca strat dielectric pre-metal final.

Fabricarea găurilor de contact

Litografie și coroziune a găurilor de contact: similar procesului de interconectare de aluminiu, găurile de contact sunt litografiate folosind o placă de litografie specifică, iar apoi stratul dielectric care nu este acoperit de fotorezist este îndepărtat prin coroziune.

Umplerea găurilor de contact: Un strat subțire de Ti și Tin este depus ca un strat de aderență și barieră prin metoda BCV (depunere de vapori chimici), urmată de depunerea W pentru umplere. Excesul de W de pe suprafață este îndepărtat de CMP de W și se formează structura finală a porilor de contact.

Fabricarea stratului de metal 1

Depunerea dielectrică scăzută-K: acoperirea dielectrică cu K scăzut pentru a reduce capacitatea parazită. Litografie și gravură a stratului metalic: SiO₂ este depus ca stratul final al gravurii, iar apoi litografia și gravura metalică 1 sunt efectuate pentru a forma un metal 1- umplut.

Umplerea de cupru & CMP: TA este depusă ca un strat infiltrat de cupru, iar apoi canelurile de umplere a cuprului sunt depuse folosind metoda CVD. Excesul de cupru pe suprafață este îndepărtat de CMP pentru a forma o structură interconectată de metal 1.

Fabricarea stratului metalic 2

Barieră de gravură și depunerea scăzută a mediilor K: SIN este depus ca strat de barieră de gravură, iar apoi media K scăzută și SIO₂ sunt acoperite ca strat de gravură și strat de umplere. Litografia și gravura de găuri și straturi metalice: litografia și gravura de gaură 1 sunt efectuate pentru a forma o structură prin gaură. Aceasta este urmată de fotolitografie și gravură a metalului 2 pentru a forma un model de metal 2.

Umplerea de cupru & CMP: stratul infiltrat de TA este depus cu PVD, urmat de canelură este umplut cu cupru depus de CVD. Excesul de cupru pe suprafață este îndepărtat de CMP pentru a forma o structură interconectată de metal 2.

Fabricarea interconectărilor și tampoanelor din metal cu mai multe straturi

Fabricarea ulterioară a straturilor metalice: Procesul de fabricație al metalului 3 și stratul său superior este similar cu cel al metalului 2, inclusiv depunerea straturilor de barieră de gravură, medii cu K scăzut, SIO₂, litografie, gravură, umplutură de cupru și CMP.

Pasivarea și fabricarea plăcuței: După finalizarea stratului de metal superior, Si₃n₄ și SIO₂ sunt depuse prin metoda PECVD ca strat de protecție de pasivare a dispozitivului, iar apoi pad -ul este fotolitografia și tratamentul de coroziune se realizează pentru a forma zona plăcii de plumb.

Prin etapele de mai sus, a fost finalizat întregul proces de fabricație al procesului 0.