1、N 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)工艺流程:半导体元件制造过程可分为前段(Front End)制造过程:1.晶圆处理制程(Wafer Fabrication;简称 Wafer Fab)2.晶圆针测制程(Wafer Probe);后段(Back End): 1.构装(Packaging)、2.测试制程(Initial Test and Final Test)而本次课程设计主要重点在于前段晶圆的处理制作过程,故 N 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)工艺流程,概括的说就是先场氧,后栅氧,再淀多晶 si,最后有源区注入。一硅片的选取:一般采用轻参杂的 p 型 Si
2、 衬底,晶向,=3050.cm。晶圆(晶片)的生产由砂即(二氧化硅)开始,经由电弧炉的提炼还原成 冶炼级的硅,再经由盐酸氯化,产生三氯化硅,经蒸馏纯化后,透过慢速分解过程,制成棒状或粒状的多晶硅。一般晶圆制造厂,将多晶硅融解 后,再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支 85 公分长,重 76.6 公斤的 8 寸硅晶棒,约需 2 天半时间长成。经研磨、抛光、切片后,即成半导体之原料晶圆片二. 初始氧化1.SiO2 层厚度 250 A:SiO2作用:a.杂质扩散掩蔽膜 b.器件表面保护或钝化膜 c. MOS 电容的介质材料 d. MOSFET 的绝缘栅材料 e.电路隔离介质或绝缘介质SiO2制备:
3、实际生产干氧-湿氧-干氧工艺。好处:既保证了SiO2的质量,又提高了氧化速度。2.氧化后淀积 Si3N4,Si3N4 厚度 1400 A。目的:选择性氧化的掩蔽膜。LPCVD Si3N4薄膜工艺:反应剂: SiH 2Cl2 + NH3 Si 3N4+H2+HCl 温度:700-900 ;速率:与总压力(或 pSiH2Cl2)成正比; 特点:密度高;不易被稀 HF 腐蚀;化学配比好;保形覆盖; 缺点:应力大;三. 光刻场区光刻,刻掉场区的 Si3N4,不去胶,阻挡离子注入。1.涂光刻胶:2.掩膜版3.光刻: 4.刻蚀 Si3N4: 5.去掉光刻胶:四. 场区注硼250 A 的 SiO2 防止隧道
4、效应注硼是为了提高场区的表面浓度,以提高场开启优点:工艺简单问题:隔离区较宽,使 IC 的有效面积减少,不利于提高集成度隔离扩散引入了大的集电区-衬底和集电区-基区电容,不利于 IC 速度的提高。 五. 场区氧化,8500 A氧化层是热生长形成的,此时硼将继续推进,Si3N4 阻挡氧化。由于 Si:SiO2=0.44:1(体积比),这种做法可以降低台阶高度,称为准等平面工艺优点:1.可以减小表面的台阶高度;2.一次光刻完成的。 缺点:1、鸟嘴侵蚀有源区;2、不利于后序工艺中的平坦化;3、杂质重新分布。六. 去掉有源区的 Si3N4和 SiO2Si3N4:用磷酸腐蚀 SiO2:用标准的光刻腐蚀液
5、七. 预栅氧SiO2 层厚度 250 A,为离子注入作准备。八. 调整阈电压注入(注硼)目的:改变有源区表面的掺杂浓度,获得要求的阈电压九. 去掉预栅氧十. 栅氧化SiO2 层厚度 250 A这一步需要单独做,必须生长高质量的氧化层十一. 淀积多晶硅,Poly-Si,3800 A。扩磷,使多晶硅成为 n+型(n+-Poly-Si)十二. 光刻刻多晶硅,不去胶十三. 离子注入源漏区注砷(As),热退火选择 As 作源漏区,是因为同一温度下,As 的扩散系数比磷小,横向扩散距离小。到这一步,MOSFET 已经形成,只是未引出电极十四. 去胶,低温淀积 SiO2十五. 光刻刻引线孔十六. 蒸铝十七.光刻刻电极