1簡介

因為CMOS工藝易于集成化，并且相對較低的電路功耗，所以。個人電腦、互聯網絡和數字革命，強烈推動了對CMOS集成電路芯片的需求，基于CMOS工藝設計、加工、生產出來的芯片是電子工業中最常見的IC芯片。在本期開始，我們將開始主要將關注點放在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工藝最開始的形式，結構上相對簡單一些。接著討論20世紀90年代四層鋁合金互連CMOS技術，這一項演變的出現提升了互聯線的密度，為更加復雜的集成化奠定了基礎。然后討論21世紀第一個十年發展起來的具有銅和低k互連的先進CMOS工藝流程。最后討論具有高k金屬柵、應力工程和銅/低k互連的最先進的CMOS技術。

存儲芯片是IC產品最重要的部分之一，是IC技術發展的重要驅動力。目前，我們使用的每一臺手機、電腦上都離不開存儲器芯片，可見其已經成為我們現代生活中不可或缺的一部分。DRAM內存和NAND閃存芯片陣列的制造工藝與CMOS工藝完全不同。因此，本章用兩節的篇幅專門討論DRAM和NAND存儲芯片的工藝過程。DRAM和NAND存儲芯片的外圍部分和普通CMOS工藝非常相似。

220世紀80年代CMOS工藝流程

20世紀70年代中期，IC工藝技術引入離子注入取代了半導體摻雜擴散。自對準形成源/漏電極已經成為MOS晶體管制造工藝的一個標準過程。因為離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的速度遠遠比PMOS高。引入離子注入技術后,NMOS管很快就代替了PMOS管，離子注入技術與擴散不同，可以很容易形成N型摻雜。

20世紀80年代，在數字邏輯電路制造的電子產品(如手表、計算器、個人電腦和專用計算機等)的驅動下，CMOS集成電路加工技術迅速發展。液晶顯示器(LCD)技術的應用也加快了從NMOS集成電路過渡到低功耗CMOS集成電路。最小特征尺寸已經從3um縮小到0.8um,而晶圓尺寸已經從100mm(4in)增加到150mm(6in)。

20世紀80年代初期，使用LOCOS技術隔離CMOS集成電路中相鄰的晶體管。PSG用于作為PMD,再流動溫度約1100攝氏度。使用加熱或電子束蒸發沉積鋁硅合金薄層用于錐形接觸孔形成金屬互連。臥式氧化爐的應用包括:氧化、低壓化學氣相沉積、離子注入后退火和雜質擴散，以及PSG再流動。等離子刻蝕機用于進行圖形化，如柵刻蝕，而較大的圖形仍然采用濕法刻蝕。投影對準和曝光系統用于光刻工藝。為了滿足光刻分辨率的要求，人們釆用正光刻膠取代了負光刻膠。大多數的加工工具是批量處理系統。下面三張圖片顯示了20世紀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80年代CMOS器件的橫截面，結構中使用了LOCOS隔離，PSG再流動作為ILD0,錐形接觸和AL-Si合金作為互連。

審核編輯：湯梓紅