N-WellCMOS制造流程.DOC

N-Well CMOS 製造流程 “組員: 黃柏翰499L0023 許宏銘499L0051 廖崇佑499L0071 李昆霖499L0106 第一道光罩 MASK #1--“ 定義N 井的區域 ” 最初，是一塊P 型的矽基板(如上圖)。 在P 型基板上方會長一層的氧化層(SiO2)作為離子植入之阻障層， 接著經由旋轉塗佈機上光阻(如上圖)。 曝光(如上圖)。 顯影後(如上圖)。 利用活性離子蝕刻機將沒有覆蓋到光阻劑的二氧化矽蝕刻掉(如上圖)。 去光阻(如上圖)。 以離子植入機將磷或砷摻雜射入沒有二氧化矽阻擋的P型基板，在P型基板上形成N型區域(上圖黃色部份)，將晶片置入擴散爐管，已擴散相關的製程，形成大範圍N型區域，稱N井。 因離子的碰撞引起的半導體晶格中斷或損壞造成矽表面損壞，後續的退火程序以高溫循環的方式修復被離子植入所破壞的原子排列(結晶性)。 第二道光罩 MASK #2--“定義NMOS 和PMOS 的主動區” 先蝕去氧化層，然後在P型基板上先以乾氧製程長一層薄熱氧化層作為墊層，接著利用CVD化學氣相沉積，再二氧化矽上沉積一層氮化矽(S3N4)，作為用來阻擋製作場氧化層的水氣之阻障層。然後塗上光阻劑(如上圖)。 之後經過對準、曝光、顯影等微影製程後，形成上圖。 接著利用溼蝕刻(高濃度HF或是沸騰的磷酸溶液)蝕去未受光阻劑保護之氮化矽(如上圖1)，之後除去光阻(如上圖2)。 將晶圓置入氧化爐管，以溼氧化法在沒有氮化矽阻障的區域長一層較厚的場氧化層(Field Oxide)。N-type 區域表面因為氮化矽的阻擋所以只形成較薄的SiO2。(如上圖並與圖2 比較得知長出的場氧化層的位置)。 再將剩下的氮化矽蝕去(如上圖)。 然後以厚的場氧化層做為阻障層，經由離子植入機植入高劑量的硼離子，形成PMOS 和NMOS 的主動區。(如上圖)綠色區塊是PMOS 的主動區，顏色較深藍色的區塊是NMOS 的主動區。其後先將主動區的薄氧化層以溼蝕刻蝕去，然後在以乾氧化法形成閘氧化層(gate oxide)，此過程也有類似退火程序可以修復被離子植入所破壞的原子排列。 MASK3 “定義閘極與閘級電路” 用化學氣相沉積(CVD)，在表面沉積一層多晶矽（Poly-Si）。 上光阻。 經曝光顯影過後，將電路轉移至光阻上。 以活性離子蝕刻（RIE），蝕去沒有受到光阻保護的多晶矽。 去光阻後形成閘級與閘極連接電路。 MASK4 定義N-MOSFET的源極與汲極區（ＳＤ裡有很多電洞） 微影製程（上光阻、曝光、顯影）。 以光阻、閘極多晶矽與場氧化層做為阻障層，由離子植入機植入高劑量的磷離子（圖中的黃色部份）在N-MOS 中形成源極(S)與汲極(D)區。 去光阻後進行退火程序。 第五道光罩 定義P-MOSFET 的源極(S)與汲極(D)區（ S、D 裡有很多的電洞） 利用第五光罩進行微影製程上光阻(Photoresist coating)、曝光(Exposure)、顯影(Development)形成上圖。 以光阻、閘極多晶矽與場氧化層做為阻障層，經由離子植入機植入硼離子子，在PMOS 中形成源極(S)與汲極(D)區，如上圖 去掉光阻後即完成PMOS 與NMOS 的基本結構與連接電路。 之後進行退火(Annealing)程序。 第六道光罩 MASK #6 --“ 定義接觸孔(Contact Hole)的位置” 利用化學氣相沉積法方式在反應腔體內將反應物(通常為氣體)生成固態的生成物，並沉積在晶片表面的一種薄膜沉積 以化學機械研磨機(CMP)將面積大小不同及疏密不同的凹凸圖形研磨平坦，降低大或密區域與小或區域之間厚度的差異。 研磨後晶圓表面之微塵（particle）、研磨劑殘留（slurry residual）及金屬微污染（metal ion contamination）必須去除乾淨。 利用第六光罩進行微影製程（上光阻、曝光、顯影）將圖案轉移至光阻後，以光阻為阻障層，使用RIE(乾蝕刻)製程，形成接觸孔 ，如上圖。 第七道光罩－定義內連線 利用化學沉積法(CVD-W)，讓鎢在鑿溝與表面充滿鎢 利用化學機械研磨(CMP)將表面的鎢給磨除，只讓鑿溝填滿鎢，此步驟稱為 回蝕(Etch Back) 3.在表面上濺鍍一層鋁模 4.用光阻塗佈機(Spinner )上光阻 5.微影：將內連線的圖案轉移至光阻上 6.蝕刻：用RIE(活性離子蝕刻機)將光阻未保護的鋁層吃掉 7.蝕刻完即出現鋁的內導線 8.利用CVD長出一層氮化矽(Si3N4)薄膜來保護已完成電路 (氮化矽薄膜：重要保護膜，可防止水蒸氣) SiCl2H2(gas)＋4NH3(gas)→Si3N4(solid)＋2H2(gas) ＋6HCL(gas) 第八道光罩－定義焊墊 與微影及蝕刻挖出