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CMOS製程
二技晶片四甲
19637014
陳韋廷
1
何謂CMOS
► ＣＭＯＳ
英文全名 Complementary MetalOxide Semiconductor，互補性氧化金屬半導
體
► 一種積體電路製程，可在矽晶圓上製作出
PMOS（P-channel MOSFET）和NMOS（Nchannel MOSFET）元件，由於PMOS與NMOS在
特性上為互補性，因此稱為CMOS
2
CMOS –step 1
程作 N-Well 區域
► 生長氧化層
► 上光阻
NWELL 光罩
氧化層
光阻
p-type 基板
Cross section view
3
CMOS –step 1
程作 N-Well 區域
► 生長氧化層
► 上光阻
► 光阻成像
 NWELL 光罩
 只曝光 n-well
區域
NWELL 光罩
氧化層
光阻
p-type 基板
Cross section view
4
CMOS –step 1
程作 N-Well 區域
► 生長氧化層
► 上光阻
► 光阻成像
 NWELL 光罩
 只曝光 n-well
區域
► 蝕刻 氧化層
► 移除光阻
氧化層
p-type 基板
Cross section view
5
CMOS –step 1
程作 N-Well 區域
► 生長氧化層
► 上光阻
► 光阻成像
 NWELL 光罩
 只曝光 n-well
區域
► 蝕刻 氧化層
► 移除光阻
► 將n型雜質由氧化
層空窗擴散進入基
板
n-well
p-type 基板
Cross section view
6
CMOS –step 2
製作作用區
► 沉積 SiN
► 沉積光阻在SiN之
上
ACTIVE 光罩
n-well
SiN
光阻
p-type 基板
7
CMOS –step 2
製作作用區
► 沉積 SiN
► 沉積光阻在SiN之
上
► 光阻成像
 *ACTIVE 光罩
ACTIVE 光罩
n-well
SiN
光阻
p-type 基板
8
CMOS –step 2
製作作用區
► 沉積 SiN
► 沉積光阻在SiN之
上
► 光阻成像
 *ACTIVE 光罩
► 將曝光的SiN蝕刻
移除
 移開 SiN 光罩
n-well
SiN
光阻
p-type 基板
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CMOS –step 2
製作作用區
► 沉積 SiN
► 沉積光阻在SiN之
上
► 光阻成像
 *ACTIVE 光罩
► 將曝光的SiN蝕刻
移除
 移開 SiN 光罩
► 移除光阻
► 生長場氧化層
(FOX)
 熱式氧化法
n-well
FOX
p-type 基板
10
CMOS –step 2
製作作用區
► 沉積 SiN
► 沉積光阻在SiN之
上
► 光阻成像
 *ACTIVE 光罩
► 將曝光的SiN蝕刻
移除
 移開 SiN 光罩
► 移除光阻
► 生長場氧化層
(FOX)
 熱式氧化法
► 移除SiN
n-well
FOX
p-type 基板
11
CMOS –step 3
製作閘極(Poly層)
► 生長閘極薄氧化層
 全晶片生長
 對FOX區域的影
響可忽略
gate 氧化層
12
CMOS –step 3
製作閘極(Poly層)
► 生長閘極薄氧化層
 全晶片生長
 對FOX區域的影
響可忽略
► 沉積 Polysilicon
► 沉積光阻
POLY 光罩
gate 氧化層
polysilicon
13
CMOS –step 3
製作閘極(Poly層)
► 生長閘極薄氧化層
 全晶片生長
 對FOX區域的影
響可忽略
► 沉積 Polysilicon
► 沉積光阻
► 光阻成像
 *POLY 光罩
► 曝光的Poly蝕刻移
除
POLY 光罩
gate 氧化層
14
CMOS –step 3
製作閘極(Poly層)
► 生長閘極薄氧化層
 全晶片生長
 對FOX區域的影響
可忽略
► 沉積 Polysilicon
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *POLY 光罩
► 曝光的Poly蝕刻移除
► 蝕刻/移除氧化層
 閘極下的氧化層
被poly保護住
gate 氧化層
15
CMOS –step 4
製作 pmos S/D
► 上光阻
PSELECT 光罩
16
CMOS –step 4
製作pmos S/D
► 上光阻
► 光阻成像
 *PSELECT 光
罩
PSELECT 光罩
17
CMOS –step 4
製作pmos S/D
► 上光阻
► 光阻成像
 *PSELECT 光
罩
► 摻雜p型雜質
► 移除光阻
p+ dopant
p+ dopant
18
CMOS –step 5
製作nmos S/D
► 上光阻
NSELECT 光罩
p+
p+
p+
n
19
CMOS –step 5
製作nmos S/D
► 上光阻
► 光阻成像
 *NSELECT 光
罩
NSELECT 光罩
p+
p+
p+
n
20
CMOS –step 5
製作nmos S/D
► 上光阻
► 光阻成像
 *NSELECT 光
罩
► 摻雜n型雜質
► 移除光阻
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
n+ dopant
n+ dopant
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CMOS –step 6
製作Contacts
► 沉積 氧化層
► 沉積 光阻
CONTACT 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 6
製作Contacts
► 沉積 氧化層
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *CONTACT 光罩
 作用區及閘極
用同一個光罩
CONTACT 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 6
製作Contacts
► 沉積 氧化層
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *CONTACT 光罩
 作用區及閘極
用同一個光罩
► 蝕刻 氧化層
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 6
製作Contacts
► 沉積 氧化層
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *CONTACT 光罩
 作用區及閘極用
同一個光罩
► 蝕刻 氧化層
► 移除光阻
► 沉積 metal1
 接觸點作完要立
刻作，才不會長
出天然氧化層
► 平坦化
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
25
CMOS –step 7
製作Metal 1
► 沉積 光阻
METAL1 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
26
CMOS –step 7
製作Metal 1
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *METAL1 光罩
METAL1 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 7
製作Metal 1
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *METAL1 光罩
► 蝕刻 metal
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
metal 超過 poly 的部份
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CMOS –step 7
製作Metal 1
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *METAL1 光罩
► 蝕刻 metal
► 移除光阻
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
29
CMOS –step 8
製作Vias to Metal1
► 沉積 氧化層
► Planerize 氧化
層
► 沉積 光阻
VIA 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
30
CMOS –step 8
製作Vias to Metal1
► 沉積 氧化層
► Planerize
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *VIA 光罩
VIA 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
31
CMOS –step 8
製作Vias to Metal1
► 沉積 氧化層
► Planerize
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *VIA 光罩
► 蝕刻 氧化層
► 移除光阻
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 8
製作Vias to Metal1
► 沉積 氧化層
► Planerize
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *VIA 光罩
► 蝕刻 氧化層
► 移除光阻
► 沉積 Metal2
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 9
製作Metal2
► 沉積 光阻
METAL2 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 9
製作Metal2
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *METAL2 光罩
METAL2 光罩
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 9
製作Metal2
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *METAL2 光罩
► 蝕刻 metal2
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 9
製作Metal2
► 沉積 光阻
► 光阻成像
 *METAL2 光罩
► 蝕刻 metal2
► 移除光阻
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
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CMOS –step 10
更高層的金屬連線
► 沉積 氧化層
► 沉積 光阻
► 光阻成像
► 蝕刻 氧化層
► 沉積 metal
► 沉積 photresist
► 光阻成像
► 蝕刻 metal
► 每層金屬重覆以
上所有步驟一次
n+
p+
p+
n+
n+
p+
n
p-type 基板
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結論
►CMOS同時可指互補式金氧半元件及製程。
在同樣的功能需求下，CMOS製程所製造
的積體電路晶片享有功耗較低的優勢，
這也使得今日的積體電路產品大多是以
CMOS製造。
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