10.清除光刻胶

通过氧等离子体对光刻胶进行灰化处理,去除所有光刻胶。此时就可以完成第一层设计好的电路图案。

11.重复第6-8步

由于现在的晶体管已经3D FinFET设计,不可能一次性就能制作出所需的图形,需要重复第6-8步进行处理,中间还会有各种成膜工艺(绝缘膜、金属膜)参与到其中,以获得最终的3D晶体管。

12.离子注入

在特定的区域,有意识地导入特定杂质的过程称为“杂质扩散”。通过杂质扩散可以控制导电类型(P结、N结)之外,还可以用来控制杂质浓度以及分布。

现在一般采用离子注入法进行杂质扩散,在离子注入机中,将需要掺杂的导电性杂质导入电弧室,通过放电使其离子化,经过电场加速后,将数十到数千keV能量的离子束由晶圆表面注入。离子注入完毕后的晶圆还需要经过热处理,一方面利用热扩散原理进一步将杂质“压入”硅中,另一方面恢复晶格完整性,活化杂质电气特性。

离子注入法具有加工温度低,可均匀、大面积注入杂质,易于控制等优点,因此成为超大规模集成电路中不可缺少的工艺。

13再次清除光刻胶

完成离子注入后,可以清除掉选择性掺杂残留下来的光刻胶掩模。此时,单晶硅内部一小部分硅原子已经被替换成“杂质”元素,从而产生可自由电子或空穴。

左:硅原子结构;中:掺杂砷,多出自由电子;右:掺杂硼,形成电子空穴

14.绝缘层处理

此时晶体管雏形已经基本完成,利用气相沉积法,在硅晶圆表面全面地沉积一层氧化硅膜,形成绝缘层。同样利用光刻掩模技术在层间绝缘膜上开孔,以便引出导体电极。

15.沉淀铜层

利用溅射沉积法,在晶圆整个表面上沉积布线用的铜层,继续使用光刻掩模技术对铜层进行雕刻,形成场效应管的源极、漏极、栅极。最后在整个晶圆表面沉积一层绝缘层以保护晶体管。

装机