1、,半導體製造技術第 9 章IC製造概述,目的,研讀本章內容後，你將可學習到：畫出一般典型次微米CMOS IC製造之流程圖。對晶圓製造6個主要區域及分類測試區域有深入了解。能說出CMOS最重要的14個製程步驟。了解每一CMOS製程步驟中關鍵性過程及設備。,MOS製程流程之主要製造步驟,Used with permission from Advanced Micro Devices,圖 9.1,Used with permission from Advanced Micro Devices,CMOS製造流程,晶圓廠製造區域擴散 微影 蝕刻 離子植入 薄膜 研磨CMOS製造步驟 參數測量,在次微米C
2、MOS IC製造廠中，典型的晶圓製造流程模型,Used with permission from Advanced Micro Devices,圖 9.2,高溫爐管之簡單構造圖,圖 9.3,次微米廠之微影工作站,(Photo courtesy of Advanced Micro Devices),圖 9.1,光學微影製程模組之簡圖,圖 9.4,電漿乾蝕刻機台之簡圖,圖 9.5,e-,離子植入機之簡圖,圖 9.6,次微米晶圓製造研磨區,(Photo courtesy of Advanced Micro Devices),照片 9.2,CVD組合機台及製程反應室之簡易圖,電容感應RF進入,支撐座,
3、加熱燈管,晶圓,氣體進入,抽出,化學氣相沈積,反應室,CVD組合機台,圖 9.7,次微米晶圓製造研磨區,Photo courtesy of Advanced Micro Devices,照片 9.3,雙井製作淺溝渠隔離之製程多晶矽閘極結構之製程輕摻雜汲極(LDD)植入製程側壁間隙壁之形成源汲極離子植入製程接觸形成區域內連線製程介質孔1及插塞1之形成金屬1內連線之形成介質孔2及插塞2之形成金屬2內連線之形成金屬3至墊蝕刻及合金參數測量,CMOS的製造步驟分述如下：,n井之形成,圖 9.8,薄膜,研磨,擴散,黃光,蝕刻,植入,磷植入,氧化層,n井,磊晶層,矽晶板 (直徑 = 200mm, 2mm厚
4、),光阻,p井之形成,圖 9.9,薄膜,擴散,黃光,植入,研磨,蝕刻,光阻,n井,p井,硼植入,p磊晶層,P 矽基板,氧化層,STI溝渠蝕刻,圖 9.10,擴散,黃光,植入,研磨,蝕刻,STI溝渠,P磊晶層,P 矽基板,n井 p井,光阻,離子,磊晶層中選擇性開口隔離區域,氮化層,氧化層,薄膜,STI氧化物充填,圖 9.11,薄膜,擴散,黃光,植入,研磨,蝕刻,內側氧化層,n井 p井,溝渠CVD氧化物,在溝渠上以化學氣相沈積充填氧化物,氮化物,p磊晶層,P 矽基板,STI形成,圖 9.12,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,以化學機械研磨平坦化,研磨後之STI氧化層,去除氮化層,n井 p井,內
5、側氧化層,p磊晶層,p+矽基板,多晶矽閘極結構製程,圖 9.13,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,多晶矽沈積,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,閘極氧化層,光阻,多晶矽閘極蝕刻,n LDD植入,圖 9.14,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,砷n LDD植入,光阻罩幕,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,p LDD植入,圖 9.15,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,BF2 p LDD植入,光阻罩幕,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,側壁間隙壁之形成,圖 9.16,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,藉由異向性電漿蝕刻機將間隙壁回蝕,間隙壁氧化層,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,側壁間
6、隙壁,n 源/汲區域離子植入,圖 9.17,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,砷n+源汲極植入,光阻罩幕,n井 P井,p磊晶層,p+矽基板,P S/D植入,圖 9.18,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,硼p+ S/D擴散,光阻罩幕,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,接觸形成,圖 9.19,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,鈦沈積,鈦蝕刻,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,鈦接觸形成 (回火),LI氧化物對於鑲嵌LI金屬為一介電質,圖 9.20,LI金屬,LI氧化物,LI氧化層介電質之形成,圖 9.21,薄膜,研磨,擴散,黃光,蝕刻,植入,摻雜氧化層CVD,SiN3 CVD,氧化層研磨,
7、LI氧化層蝕刻,LI氧化物,n井,p井,p磊晶層,p+矽基板,LI Metal Formation,圖 9.22,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,Ti沈積,Ti/TiN沈積,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,鎢沈積,LI氧化物,LI鎢研磨,介質孔-1形成,圖 9.23,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,ILD-1氧化物沈積,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,氧化層研磨,LI氧化物,ILD-1氧化層蝕刻(介質孔-1形成),插塞-1形成,圖 9.24,薄膜,研磨,擴散,黃光,蝕刻,植入,Ti/TiN沈積,鎢沈積,鎢研磨(插塞-1),Ti沈積,LI氧化物,n井,p井,p磊晶層,p+矽基板,多晶
8、矽、鎢LI及鎢插塞之微觀圖,Micrograph courtesy of Integrated Circuit Engineering,多晶矽,鎢 LI,鎢插塞,照片 9.4,金屬-1內連線形成,圖 9.25,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,n井 p井,p磊晶層,p+矽基板,Al + Cu (1%)沈積,LI氧化物,Ti沈積,金屬-1蝕刻,TiN沈積,第一金屬層在鎢介質孔上之SEM微觀,Micrograph courtesy of Integrated Circuit Engineering,照片 9.5,介質孔-2形成,圖 9.26,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,n井,p磊晶層,p
9、+矽基板,氧化層研磨,LI氧化物,ILD-2氧化層沈積,ILD-2間隙充填,ILD-2氧化層蝕刻(介質孔-2形成),p井,插塞-2形成,圖 9.27,薄膜,擴散,黃光,植入,蝕刻,研磨,p井,p磊晶層,p+矽基板,鎢研磨,LI氧化物,Ti/TiN沈積,Ti沈積,鎢沈積(插塞-2),n井,金屬-2內連線形成,圖 9.28,金屬-2沈積至蝕刻,ILD-3氧化層研磨,介質孔-3插塞-3形成,填溝,LI氧化層,p井,p 磊晶層,p 矽基板,n井,0.18m全橫切面圖,圖 9.29,微處理器之橫切面SEM圖,照片 9.6,使用微探針之晶圓電性測量,Photo courtesy of Advanced Micro Devices,照片 9.7,
