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CMOS反相器的制造工艺流程

院系：交通科学与工程学院
学号: 11131066
： 姬勃
2013年12月9日
摘　　要：虽然集成电路制造工艺在快速发展,但始终都是以几种主要的制造工艺为基础。文章介绍了 CMOS反相器的主要工艺流程,并对集成电路的主要制造工艺作了简要分析。
关 键 词： CMOS反相器 、工作原理、工艺流程
CMOS反相器 介绍
CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。这种配置可以大幅降低功耗，因为在两种逻辑状态中，两个晶体管 中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高，因为与NMOS型和PMOS型反相器相比，CMOS反相器的电阻 相对较低

　　两个MOS管的开启电压VGS(th)P<0， VGS(th)N >0，通常为了保证正常工作，要求VDD>|VGS(th)P|+V GS(th)N。若输入vI为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。若输入vI为高电平(如VDD)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。
　　综上所述，当vI为低电平时vo为高电平；vI为高电平时vo为低电平，电路实现了非逻辑运算，是非门——反相器。
CMOS 的制造流程
CMOS 是集成电路的最基本单元，它的制作流程可分为前段和后段，前段流 程主要完成元件的制作，包括组件隔离区的形成、阱的植入、栅极的制成、LDD 的植入、源极和漏极的制成。后段流程主要完成元件之间的互连，包括第一层金 属的制成、第二层金属的制成、保护层和焊垫的制成。以 微米制程为例， 具体分为以下步骤。
组件隔离区的形成
1. 初始清洗 初始清洗就是将晶圆放入清洗槽中，利用化学或物理的方法将在晶圆表面的
尘粒，或杂质去除，防止这些杂质尘粒，对后续的制程造成影响，使得组件无法
正常工作。表 是半导体制程中所用到的标准清洗步骤。
表 半导体制程中所用到的标准清洗步骤
步骤
化学溶剂
清洗温度
清除之污染物
1
H2SO4+H2O2 (4:1)
120℃
有机污染物
2
Water
室温
洗清
3
NH4OH+H2O2+H2O
80-90℃
微尘
4
Water
室温
洗清
5
HCL+H2O2+H2O (1:1:5)
80-90℃
金属离子
6
Water
室温
洗清
7
HF+H2O (1:50)
室温
原生氧化层
8
Water
室温
洗清
前置氧化
为前置氧化示意图。先长一层薄薄的二氧化硅，目的是为了降低后续 制程中的应力，因为要在晶圆的表面形成一层厚的氮化硅，而氮化硅具有很强的 应力，会影响晶圆表面的结构，因此在这一层氮化硅及硅晶圆之间，加入一层二 氧化硅减缓氮化硅的应力，因为氮化硅具有拉力而二氧化硅具有力，因此加入 一层二氧化硅可以平衡掉硅晶圆表面的应力。
图 前置氧化
3．沉积氮化硅
图 为沉积氮化硅示意图。利用 PECVD 的技术沉积氮化硅，用来隔绝氧气 与硅的接触，以定义出组件隔离的区域，使不被氮化硅所覆盖的区域，被氧化而 形成组件隔离区。
离子布植--离子布植是将所需的注入元素(如***)电离成正离子，并使其获得 所需的能量，以很快的速度射入硅芯片的技术。而这个固体材料主要是由原子核 和电子组成的。
图 沉积氮化硅
图 是组件隔离区的光罩形成示意图，利用微影的技术，上光阻，将要氧
化绝缘的区域的光阻去除，而定义出组件隔离区。
图 组件隔离区的光罩形成
图 是氮化硅的蚀刻示意图，将需要氧化区域的氮化硅利用活性离子蚀刻
法去除。接着再将光阻去除。
图 氮化硅的蚀刻
图 是元件隔离区的氧化示意图，利用氧化技术，在组件隔离区长成一层
厚厚的二氧化硅，形成组件的