CMOS entegre devrelerin temel üretim süreci

 CMOS (tamamlayıcı metal oksit yarı iletken) teknolojisi, 1963'te Wanlass ve SAH tarafından önerildiğinden beri yarı iletken üretimi için bir ana süreç teknolojisi haline geldi. Silikon, iyon implantasyon teknolojisi ve litografi teknolojisinin yerel oksidasyon sürecinin sürekli olarak geliştirilmesi ve iyileştirilmesi ile, litografi teknolojisi, yaygın olarak kullanılmaktadır ve sürekli olarak kullanılmaktadır, sürekli olarak kullanılmaktadır, sürekli olarak kullanılmaktadır, sürekli olarak kullanılmaktadır, bu da yaygın olarak kullanılmaktadır, bu da yaygın olarak kullanılmaktadır, bu da yaygın olarak kullanılmaktadır, bu da sürekli olarak kullanılmaya çalışmaktadır, bu da sürekli olarak kullanılmaktadır, bu da yaygın olarak kullanılacak ve sürekli olarak kullanılmaktadır. ve entegrasyonu geliştirin.

CMOS entegre devrelerin temel üretim süreci

Ön Son

{0}}}. 18μm ve daha düşük bir süreçte, CMOS entegre devresinin ön uç işlemi esas olarak cihazın kaynak-drain bölgesini oluşturur. İzolasyon yöntemi: 0. 18μm veya daha fazla: Lokal oksidasyon (lokolar) ile izole edilir. 0.18μm ve altında: İzole edilmiş alanın parazitik kapasitansını azaltmak ve devre performansını iyileştirmek için sığ hendek (STI) izolasyonu kullanılır.

Tuzak Oluşumu: 0. 18μm işleminde, kuyu cihaz performansını optimize etmek için Retrogradewell teknolojisini kullanır.

Geri Son

Arka uç işlem, cihazın metal ara bağlantısını tamamlar.

Bağlantı Malzemesi:

{{0}}. 18μm'den daha fazlası: Esas olarak metal alüminumu ara bağlantı malzemesi olarak kullanın. 0.18μm ve altında: Alüminyum hala ara bağlantılar için kullanılabilse de, bakır çoğunlukla direnci azaltmak ve devre performansını artırmak için bir ara bağlantı malzemesi olarak kullanılır. Bağlantı İşlemleri: Metal-silikon temasının yanı sıra çoklu metal kablolama ve vias katmanlarının oluşumu dahil.

0040-35057 rev.c kaynak, yarık valf eki, proses odası

0 için basitleştirilmiş adımlar. 18 μm CMOS işlemi

1.Substrat Hazırlama: Temizlik ve ön işlem için uygun silikon substratı seçin.

2. Oksit Büyümesi: Sonraki işlemler için bir maskeleme tabakası olarak işlev görmesi için substrat üzerinde ince bir oksit tabakası büyütülür.

3.Litografi ve dağlama: Desenler fotolitografi kullanılarak oluşur ve dağlama işlemi boyunca substratlara aktarılır.

4.ion İmplantasyonu: Cihazın gereksinimlerine göre, kaynak drensi alanları ve tuzaklar oluşturmak için farklı iyon implantasyonu türleri gerçekleştirilir.

5.Anport: Enjekte edilen iyonlar, kafes hasarını geri yüklemek ve safsızlık atomlarını aktive etmek için tavlanır.

6.STI izolasyonu: Sığ oluklar, izole edilecek ve bir izolasyon bölgesi oluşturmak için silikon oksit gibi malzemelerle doldurulacak alanda kazınmıştır.

7. Metal Bağlantı: Cihazın metal ara bağlantısını tamamlamak için çoklu metal kablolama ve vias katmanları oluşturulur.

8. Geçiş ve Kapsülleme: Cihazın yüzeyinde bir pasivasyon katmanı oluşur ve cihazı korumak ve güvenilirliği artırmak için kapsüllenir.

0. 18μm CMOS Ön uç işlem

Aktif bölgelerin oluşumu

Astar oksit tabakasının ve silikon nitrür tabakasının birikimi: P tipi bir silikon substrat veya P-tipi epitaksiyal tabaka üzerinde, bir silikon dioksit (SiO₂) tabakası, ilk olarak bir astar oksit tabakası olarak termal oksit tabakası ile büyütülür. Daha sonra, bir silikon nitrür tabakası, sonraki aşındırma adımları için sert bir maske katmanı olarak biriktirilir.

Litografi ve Dağlama: Fokarma ve geliştirme, fotorezistin cihazın izole edilmiş alanlarından çıkarmak için 1 litografi plakası kullanılarak yapılır. Daha sonra, silikon nitrür, astar oksit ve silikonun fotorezist tarafından kaplanmayan bir kısmı, sığ oluk izolasyonunun (CYBE) bir ön yapısı oluşturarak ıslak veya kuru dağlama ile çıkarılır.

Silisin termal büyümesi ve düzlemselleştirilmesi: Fotorezist çıkarıldıktan sonra, sollama voltajının ve sakın üretiminin azalmasını azaltmak için sığ oluğun alt kısmının keskin köşelerini yumuşatmak için kullanılan yuvarlak oksidasyon ile sığ oluğun alt ve yan duvarlarında bir silika tabakası büyür. Daha sonra, düşük basınçlı buhar birikimi (LPCVD) kullanılarak bir silika tabakası bırakılır ve yoğunlaştırılır. Son olarak, sonraki işlemin sorunsuz ilerlemesini sağlamak için kimyasal mekanik parlatma (CMP) vasıtasıyla bir düzlemselleştirme işlemi gerçekleştirilir.

Silikon nitrürün çıkarılması ve nihai oksit tabakasının büyümesi: Silikon nitrür tabakası ve silika tabakasının bir kısmı çıkarıldıktan sonra, sonraki iyon implantasyonu için bir bariyer tabakası olarak bir silikon dioksit tabakası 900 derecede büyütülür.

0040-50414 kapı yarık valf waffle-fless 200 eMax

N-tuzakları ve p tuzaklarının oluşumu

N tuzaklarının oluşumu: N-Trap alanındaki fotorezisti çıkarmak için 2 litografi plakası kullanılarak maruz kalma ve geliştirme. Daha sonra, bir N tuzağı oluşturmak için yüksek enerjili yüksek doz fosfor (P) iyonu enjekte edilir. Arsenik (AS) daha sonra PMOS kaynakları ve drenajlar arasında penetrasyonu önlemek için daha düşük bir enerjiye enjekte edilir. Son olarak, PMO'ların açma voltajını düzenlemek için kullanılan düşük enerjili bir AS enjeksiyonu. Enerji ve dozun yüksekten alçaktan bu dağılımı, Retrogradewell olarak adlandırılır. P-tuzaklarının oluşumu: Fotorezist çıkarıldıktan sonra, P-tuzaklarının litografisi 3 litografi plakası kullanılarak gerçekleştirilir. Daha sonra, bir P tuzağı oluşturmak için yüksek enerjili, yüksek dozlu bir bor (B) iyonu enjekte edilir. Daha sonra B, NMOS kaynakları ve drenajlar arasındaki penetrasyonları önlemek için daha düşük bir enerjiye enjekte edilir. Son olarak, NMO'ların açma voltajını düzenlemek için düşük enerjili bir enjeksiyon B kullanılır.

Kapı oluşumu

Kapı oksit büyümesi ve polisilikon birikimi: N-Trap ve P-Trap oluşumundan sonra oksit tabakası çıkarılır ve gofret temizlenir. Daha sonra, termal büyüme kapısı oksit tabakası 800 derecede tutulur. Daha sonra, kapı malzemesi olarak bir polisilikon tabakası bırakılır.

Kapı litografisi ve korozyon: Kapı litografisi bir 4- litografi plakası kullanılarak yapılır ve istenmeyen polisilikon, bir kapı ve polikristalin ara bağlantısı oluşturmak için kuru dağlama ile çıkarılır.

Işık Doping Kaynak Drenajı (LDD) oluşumu.

NMOSLDD oluşumu: Kapı oluşumundan sonra polikristalin oksidasyon gerçekleştirilir ve polikristalin kapı üzerinde termal olarak bir silika tabakası büyür. NMOSLDD'nin litografisi, bir 5- litografi plakası kullanılarak yapıldı, ardından NMO'ların hafif doped kaynak-drain bölgesi (NLDD) oluşturmak için iyonlar olarak düşük enerjili olarak implantasyonu yapıldı.

PMOSLDD Oluşumu: Fotorezist çıkarıldıktan sonra, PMOSLDD'nin fotolitografisi 6 litografi plakası kullanılarak gerçekleştirilir. Daha sonra, düşük enerjili B iyonlarına PMO'ların hafif doped kaynak-drain bölgesi (PLDD) oluşturmak için enjekte edilir. B, AS'den daha hızlı yayıldığından, PLDD'nin enjeksiyon enerjisi NLDD'den daha düşüktür.

Aralayıcı üretimi

Biriktirme ve korozyon: Disk üzerinde bir ara parçası (tetraetoksisilan) tabakası, ara parçanın bir öncüsü olarak biriktirilir. Bunu, bir ara parçası oluşturmak için kapı polisilikonunun yan duvarındaki TEOS'u koruyan izotropik kuru korozyon izler. Rapid termal tavlama: enjekte edilen safsızlık atomlarını ve onarım hasarını aktive etmek için enjekte edilen LDD üzerinde yüksek sıcaklık hızlı termal tavlama (RTA) gerçekleştirilir. Aralayıcının rolü, sonraki kaynak drain enjeksiyonunu engellemek ve sürecin kendi kendine uyumunu sağlamaktır.

NMO ve PMOS kaynak drenajlarının oluşumu

NMOS Kaynak Tahliye Enjeksiyonu: Ara aralayıcı üretildikten sonra, bir enjeksiyon bariyeri olarak termal olarak ince bir oksit tabakası yetiştirilir. NMOS kaynak drenajının litografisi için bir 7- litografi plakası kullanıldı, ardından NMO'ların kaynak drenaj bölgesini oluşturmak için iyonlar olarak yüksek enerjili olarak implantasyonu izlendi.

PMOS Kaynak Tahliye Enjeksiyonu: Fotorezist çıkarıldıktan sonra, PMOS kaynak drenajının litografisi bir 8- litografik plaka kullanılarak gerçekleştirilir. Daha sonra, BF₂ iyonu enjekte edilir (BF₂, PMO'ların kaynak-drain bölgesini oluşturmak için PMOS kaynak-drain'in doping konsantrasyonunu arttırmak için kullanılan bir B bileşiğidir). BF₂ iyonlarının büyük kütlesi nedeniyle, enjeksiyon enerjisi nispeten düşüktür.

Şimdiye kadar, 0. 18μm CMOS ön uç işleminin ana adımları, aktif bölgenin oluşumu, N ve P kuyularının üretimi, kapıların oluşumu, ışık katma kaynağı ve drenajının oluşumu, aralayıcının üretimi ve NMO'lar ve pmos kaynak drenajlarının oluşumu da dahil. Birlikte, bu adımlar bir CMOS entegre devresinin temel yapısını oluşturur ve sonraki arka uç işlemlerine (metal ara bağlantıları vb.) Temel sağlar.

0. 18μmcmos arka uç alüminyum ara bağlantı işlemi

Arka uç alüminyum ara bağlantı işleminde, ana şey metal ara bağlantının imalatıdır ve aşağıdakiler 6- katman alüminyum ara bağlantısının ayrıntılı adımlarıdır:

Temas kurma

Ortam birikimi ve düzlemselleştirme: Birincisi, temel ortam katmanı olarak bir TEOS tabakası (tetraetoksisilan) biriktirilir, ardından ortamın akışkanlığını ve aşama kapsamını iyileştirmek için B ve P ile katkılı TEOS (BPSG) biriktirilir. Son olarak, diskin yüzeyini düzleştirmek için CMP (kimyasal mekanik parlatma) tarafından bir düzlemselleştirme işlemi gerçekleştirilir.

Kontak Deliği Litografi ve Korozyon: Kontak delikleri spesifik bir litografi plakası kullanılarak litografidir ve daha sonra temas deliklerini oluşturmak için fotorezist tarafından kaplanmayan dielektrik tabakayı uzaklaştırmak için kuru aşındırma yapılır.

İletişim deliği dolgusu: Ti (titanyum), kalay (titanyum nitrür) ve w (tungsten) biriktirilir, burada Ti ve Tin yapışma ve bariyer katmanları olarak kullanılır ve W dolgu malzemesi olarak kullanılır. Yüzeydeki fazla W, W'nin CMP'si tarafından çıkarılır ve sadece temas deliğinin içindeki W korunur ve son temas deliği yapısını oluşturur.

İlk metal tabakasının imalatı

Metal birikimi: Kontak deliği imal edildikten sonra, TI, alcu (alüminyum-bakır alaşımı) ve kalay, ana iletken malzeme olarak ALCU ve sırasıyla yapışma tabakası ve bariyer tabakası olarak Ti ve Teneke biriktirilir.

Birinci Katman Metal Litografi ve Daraltma: Litografi, ilk metal tabakasının bir litografi plakası kullanılarak yapılır ve daha sonra fotorezist tarafından kaplanmayan metal tabaka, ilk metal tabakasının birbirine bağlı bir yapısını oluşturmak için dağlama ile çıkarılır.

Deliklerin ve sonraki metal katmanların imalatı

Delik açısından süreç: delikler, temas delikleri için benzer bir süreçte yapılır ve farklı metal katmanlar arasında devreleri bağlamak için kullanılır. Metal tabaka işlemi: İkinci metal tabakasından başlayarak, her bir metal tabakasının üretimi metal birikintileri, fotolitografi, dağlama ve diğer adımları içerir. Metal tabaka sayısı arttıkça, daha yüksek akımlara dayanmak ve daha iyi ısı dağılımı sağlamak için metal tabakanın kalınlığı buna göre artar. Son metal tabakası ve bölüm: Tüm metal katmanlar üretildikten sonra, cihaz dilimlenir ve disk ayrı ayrı yongalar halinde kesilir.

Pasivasyon ve pedlerin yapımı

Pasivasyon Katmanı Birikimi: Üst metal tabakası tamamlandıktan sonra, çipi dış ortamdan hasardan korumak için pasivasyon katmanları olarak biriktirilir.

PAD litografisi ve korozyonu: Ped'in litografisi spesifik bir litografi plakası kullanılarak gerçekleştirilir ve daha sonra Pad üzerindeki pasivasyon tabakası, kurşun ped alanını oluşturmak için aşındırılarak çıkarılır.

0. 18μmcmos arka uç bakır ara bağlantı işlemi

Bakır ara bağlantı işlemi ve alüminyum ara bağlantı işlemi arasındaki temel fark, bakırın metal ara bağlantı malzemesi olarak kullanılması ve metal katmanlar arasındaki izolasyon malzemesi olarak düşük K dielektrik kullanılmasıdır. Bakır ara bağlantı işleminin ayrıntılı adımları aşağıdadır:

Metal öncesi medya birikimi

Medya Birikimi ve Düzlemselleştirme: İlk olarak, tükenmemiş TEOS temel ortam katmanı olarak biriktirilir, ardından BPSG birikimi ve yüksek sıcaklık yoğunlaştırma ve düzlemselleştirme izlenir. Daha sonra, daha sonra başka bir teo teo tabakası, son metal öncesi dielektrik tabaka olarak biriktirilir.

Temas deliklerinin üretimi

Temas deliği litografisi ve korozyonu: Alüminyum ara bağlantı işlemine benzer şekilde, temas delikleri spesifik bir litografi plakası kullanılarak litografiye tabi tutulur ve daha sonra fotorezist tarafından kaplanmayan dielektrik tabaka korozyonla çıkarılır.

Kontak Deliği Dolgusu: İnce bir Ti ve Teneke tabakası CVD (kimyasal buhar birikimi) yöntemi ile bir yapışma ve bariyer tabakası olarak biriktirilir, ardından W'nin doldurulması için biriktirilir. Yüzeydeki fazla W, W'nin CMP'si tarafından çıkarılır ve son temas gözenek yapısı oluşturulur.

Metal tabakanın üretimi 1

Düşük K dielektrik birikimi: parazitik kapasitansı azaltmak için düşük K dielektrik kaplaması. Metal tabaka litografisi ve dağlama: Sio₂, dağlamanın uç tabakası olarak biriktirilir ve daha sonra metal 1 litografi ve dağlama, bir metal 1- dolu oluk oluşturmak için gerçekleştirilir.

Bakır Doldurma & CMP: TA, sızan bir bakır tabakası olarak bırakılır ve daha sonra bakır doldurma olukları CVD yöntemi kullanılarak biriktirilir. Metal 1'in birbirine bağlı bir yapısı oluşturmak için yüzeydeki fazla bakır CMP tarafından çıkarılır.

Metal Katman 2'nin imalatı

Etch Bariyeri ve Düşük K Medya Birikimi: Sin, aşındırma bariyeri katmanı olarak biriktirilir ve daha sonra düşük K ortamı ve sio₂, aşındırma uç katmanı ve dolgu katmanı olarak kaplanır. Litografi ve deliklerin ve metal katmanların aşınması: delikten 1'in litografisi ve dağlanması, delikten bir yapı oluşturmak için gerçekleştirilir. Bunu, metal 2 paterni oluşturmak için fotolitografi ve metal 2'nin aşınması izler.

Bakır Doldurma & CMP: TA ile infiltrasyonlu katman PVD ile biriktirilir, ardından oluk CVD biriktirilmiş bakır ile doldurulur. Metal 2'nin birbirine bağlı bir yapısı oluşturmak için yüzeydeki fazla bakır CMP tarafından çıkarılır.

Çok katmanlı metal ara bağlantı ve pedlerin imalatı

Sonraki metal tabaka imalatı: Metal 3'ün ve üst tabakasının imalat işlemi, gravür bariyer tabakalarının, düşük K ortamının, sio₂, litografi, aşındırma, bakır doldurma ve CMP dahil olmak üzere metal 2'ninkine benzer.

Pasivasyon ve PAD imalatı: Üst metal tabaka tamamlandıktan sonra, Si₃n₄ ve Sio₂, cihazın pasivasyon koruyucu tabakası olarak PECVD yöntemi ile biriktirilir ve daha sonra ped fotolitografidir ve korozyon işlemi kurşun ped alanını oluşturacak şekilde gerçekleştirilir.

Yukarıdaki adımlar sayesinde, 0 'nın tüm üretim süreci. 18μm CMOS arka uç bakır ara bağlantı işlemi tamamlandı.