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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 姓名 ： 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

1.1 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 1.1工作原理

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。

1.1 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 0.25 微米制程为例， 具体分为以下步骤。

1.1.1 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

步骤 1 2

正常工作。表 2.1 是半导体制程中所用到的标准清洗步骤。

表 2.1 半导体制程中所用到的标准清洗步骤 化学溶剂 HSO+HO (4:1) D.I Water 2422 3 4 5 6 7 8 NHOH+HO+HO D.I Water HCL+HO+HO (1:1:5) D.I Water HF+HO (1:50) D.I Water 42222222 清洗温度 120℃ 室温 80-90℃ 室温 80-90℃ 室温 室温 室温 清除之污染物 有机污染物 洗清 微尘 洗清 金属离子 洗清 原生氧化层 洗清 2. 前置氧化

图 2.2 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张力，因此加入 一层二氧化硅可以平衡掉硅晶圆表面的应力。