1簡(jiǎn)介

因?yàn)镃MOS工藝易于集成化，并且相對(duì)較低的電路功耗，所以。個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字革命，強(qiáng)烈推動(dòng)了對(duì)CMOS集成電路芯片的需求，基于CMOS工藝設(shè)計(jì)、加工、生產(chǎn)出來(lái)的芯片是電子工業(yè)中最常見(jiàn)的IC芯片。在本期開(kāi)始，我們將開(kāi)始主要將關(guān)注點(diǎn)放在CMOS工藝上，將主要討論4種完整的CMOS工藝流程。首先是20世紀(jì)80年代初的CMOS工藝，它只有一層鋁合金互連線，這是CMOS工藝最開(kāi)始的形式，結(jié)構(gòu)上相對(duì)簡(jiǎn)單一些。接著討論20世紀(jì)90年代四層鋁合金互連CMOS技術(shù)，這一項(xiàng)演變的出現(xiàn)提升了互聯(lián)線的密度，為更加復(fù)雜的集成化奠定了基礎(chǔ)。然后討論21世紀(jì)第一個(gè)十年發(fā)展起來(lái)的具有銅和低k互連的先進(jìn)CMOS工藝流程。最后討論具有高k金屬柵、應(yīng)力工程和銅/低k互連的最先進(jìn)的CMOS技術(shù)。

存儲(chǔ)芯片是IC產(chǎn)品最重要的部分之一，是IC技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。目前，我們使用的每一臺(tái)手機(jī)、電腦上都離不開(kāi)存儲(chǔ)器芯片，可見(jiàn)其已經(jīng)成為我們現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分。DRAM內(nèi)存和NAND閃存芯片陣列的制造工藝與CMOS工藝完全不同。因此，本章用兩節(jié)的篇幅專門討論DRAM和NAND存儲(chǔ)芯片的工藝過(guò)程。DRAM和NAND存儲(chǔ)芯片的外圍部分和普通CMOS工藝非常相似。

220世紀(jì)80年代CMOS工藝流程

20世紀(jì)70年代中期，IC工藝技術(shù)引入離子注入取代了半導(dǎo)體摻雜擴(kuò)散。自對(duì)準(zhǔn)形成源/漏電極已經(jīng)成為MOS晶體管制造工藝的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程。因?yàn)殡x子注入后的高溫退火要求，所以用多晶硅取代了金屬柵。由于電子的遷移率比空穴高，在相同的尺寸和摻雜濃度下，NMOS的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比PMOS高。引入離子注入技術(shù)后,NMOS管很快就代替了PMOS管，離子注入技術(shù)與擴(kuò)散不同，可以很容易形成N型摻雜。

20世紀(jì)80年代，在數(shù)字邏輯電路制造的電子產(chǎn)品(如手表、計(jì)算器、個(gè)人電腦和專用計(jì)算機(jī)等)的驅(qū)動(dòng)下，CMOS集成電路加工技術(shù)迅速發(fā)展。液晶顯示器(LCD)技術(shù)的應(yīng)用也加快了從NMOS集成電路過(guò)渡到低功耗CMOS集成電路。最小特征尺寸已經(jīng)從3um縮小到0.8um,而晶圓尺寸已經(jīng)從100mm(4in)增加到150mm(6in)。

20世紀(jì)80年代初期，使用LOCOS技術(shù)隔離CMOS集成電路中相鄰的晶體管。PSG用于作為PMD,再流動(dòng)溫度約1100攝氏度。使用加熱或電子束蒸發(fā)沉積鋁硅合金薄層用于錐形接觸孔形成金屬互連。臥式氧化爐的應(yīng)用包括:氧化、低壓化學(xué)氣相沉積、離子注入后退火和雜質(zhì)擴(kuò)散，以及PSG再流動(dòng)。等離子刻蝕機(jī)用于進(jìn)行圖形化，如柵刻蝕，而較大的圖形仍然采用濕法刻蝕。投影對(duì)準(zhǔn)和曝光系統(tǒng)用于光刻工藝。為了滿足光刻分辨率的要求，人們釆用正光刻膠取代了負(fù)光刻膠。大多數(shù)的加工工具是批量處理系統(tǒng)。下面三張圖片顯示了20世紀(jì)80年代初的CMOS工藝流程，最小特征尺寸約3um。

下圖顯示了20世紀(jì)80年代CMOS器件的橫截面，結(jié)構(gòu)中使用了LOCOS隔離，PSG再流動(dòng)作為ILD0,錐形接觸和AL-Si合金作為互連。

審核編輯：湯梓紅