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간단한 CMOS inverter의 경우 NMOS와 PMOS가 연결되어 inverter의 역할을 한다.
Vin 이 HIGH 인 경우 Vo는 LOW 가 되며, Vin이 LOW인 경우 Vo는 HIGH가 된다.
이를 제작하기 위해서는 모두 11장의 마스크가 필요하고 70~80 단계의 단위공정을 거치면 CMOS inverter 가 완성되는데 (아래 설명 참조) 최근 DRAM이나 Logic mask의 경우 공정의 복잡성이나 난이도의 상승으로 인하여 많은 Option layer의 mask가 더해져 일반적으로 30장 전후의 mask가 1device를 위해 필요하다. (윗 그림 참조)
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Mask Sequence (SMOS Inverter)
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1. Well Mask
- 일반적으로 실리콘 기판은 p-type (100)기판을
사용하며 초기 세정을 한다
세정 후 습식산화를 하여 초기 산화막을 성장 시킨후, N-well 형성을 위하여 Well
mask 를 사용하여 photolithography 공정을 거치고 산화막을 식각한다. |
- 산화막을 식각한 후 resist를 벗겨내고 세정을 한다.
건식산화에 의하여 얇은 산화층을 성장시킨 후 N well 형성을 위하여 implantation을
한다. 이 때, wafer 표면의 implant damage를 줄이기 위하여 건식산화를
하여 얇은 산화막을 형성시킨 후 implant를 한다. |
- 세정을 한 후, drive-in을
고온에서 하여 N-well의 깊이를 결정한다.
Field oxide 막을 제거한 후, 세정을 한다 |
- Buffer oxidation 과
nitridation을 한 후 Atcive layer 형성을 위한 공정을 진행한다.
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2. Active Mask
- Active mask를 이용하여
HMDS. P/R coat, soft bake, Align, Exposure 공정을 거친
후 Develop, Hard bake를 하여 resist patterning을 형성한 후,
Nitride etch, PR strip을 한다.
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- Field oxide 의 threshold
를 제어하기 위하여 Boron ion을 implantation해야 한다. Field oxide
VT mask를 사용하여 노광공정을 거쳐 pattering을 한 후, Field implantation
을 하여 얇은 boron doping 층을 형성시킨다. 이 때 nitride/PR 층은
implant 시 masking layer 역할을 한다 |
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- PR strip과 Cleaning을
한 후 Field oxidation 을 하여 두꺼운 산화층을 형성시킨다. 이 때 nitride
가 있는 부분은 산화가 느리게 되어 nitride 가 없는 부분에 두꺼운 산화막(FDOX)이
형성된다. |
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3. Field VT Mask
- FDOX 형성을 위한 masking
layer인 산화막과 질화막을 제거한 후 얇은 산화막을 형성한 후 FDOX 영역을 제외한
부분의 threshold 제어를 위하여 VT implantation 을 한다.
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4. Gate Mask
- 얇은 산화막을 제거하고 세정을 한
다음 gate oxide 와 poly deposition을 한다.
PR coating 후 Gate mask를 이용하여 노광 공정을 거친 후 Poly etch와
PR strip을 한다.
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5. N+ S/D Mask
- PR coating 후 N+ S/D
mask를 이용하여 patterning 을 한 후, N+ Source/Drain implantation
과 PR strip, annealing을 한다.
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6. P+ S/D Mask
- 같은 방법으로 PR coating,
P+ S/D mask를 이용하여 P+ Source/Drain implantation,
PR strip, annealing을 한다.
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- 절연막을 형성시키기 위하여 저온에서
ILD deposition을 한 후, 고온에서 Reflow 공정을 한다.
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7. Contact Mask
- PR coating과 Contact
mask를 이용한 노광공정을 통하여 ILD에 contact layer를 open 한 후
ILD 층을 etch 하고 PR을 strip 한다.
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8. Metal-1 Mask
- Metal deposition을
한 후 Metal-1 mask를 사용하여 PR을 patterning 하고, Metal
etch 후 P/R strip을 한다.
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9. VIA Mask
- 같은 방법으로 금속층간 절연을 위하여 IMD deposition을
하고 노광공정을 통하여 VIA mask를 사용하여 VIA etch를 한다.
PR을 strip 한 후, 같은 방법으로 Metal-2 deposition을 하고
Metal-2 mask를 사용하여 노광공정을 거쳐 Metal-2를 etch 한후 PR을
strip 한다. |
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10. Metal-2 Mask
- Metal-1과 동일한
flow
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11. Pad Mask
- Passivation oxide를 deposition하고
Pad mask를 사용하여 patterning을 한 후 Pad etch를 한다. P/R
strip과 Metal alloy를 하면 전체 공정이 끝나게 된다.
<참고 : 공정 설명의 편의상 각공정 후 의 세정공정 및 노광공정의 세부 공정 설명은
생략하였음.>
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