38
Semi Design Presents..

CMOS Fabrication Process

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Page 1: CMOS Fabrication Process

Semi Design Presents..

Page 2: CMOS Fabrication Process

CMOS Fabrication Process

[p-well method]

Fig. (1) Pure Si single crystal

Si-substrate

Fig. (2) n-type impurity is lightly doped

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Page 3: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of p-well]

Fig. (3) SiO2 Deposited over si surface

Thick SiO2

(1 µm)

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Page 4: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of p-well]

Fig. (4) Photoresist is Deposited over siO2 surface

Thick SiO2

(1 µm)

Photoresist

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Page 5: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of p-well]

Fig. (5) Photoresist is Deposited over siO2 surface

Thick SiO2

(1 µm)

Photoresist

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UV LightMask-1

Mask-1 is used

for forming p-

well

Page 6: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of p-well]

Fig. (6) Photoresist and SiO2 which is not exposed is etched away.

Thick SiO2

(1 µm)

Photoresist

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Page 7: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of p-well]

Fig. (7) Hardened Photoresist is stripped away and p-type impurity is added by diffusion process.

Thick SiO2

(1 µm)

Photoresist

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Page 8: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of Diffusion area for p-MOS]

Fig. (8) Photo resist is grown and exposed in UV Light.

Thick SiO2

(1 µm)

Photoresist

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- - - p-well - - -

Mask-2

Mask-2 is used

for forming

diffusion area

for p-MOS

Page 9: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of Diffusion area for p-MOS]

Fig. (9) Photoresist and SiO2 which are un-exposed are etched away.

Thick SiO2

(1 µm)

Photoresist

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- - - p-well - - -

Page 10: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[Step- formation of Diffusion area for p-MOS]

Fig. (10) Polymerised Photoresist is stripped away.

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Page 11: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Gate formation for n-MOS and p-MOS]

Fig. (11) Deposit Thinox

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Page 12: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Gate formation for n-MOS and p-MOS]

Fig. (12) Deposit Polysilicon

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Page 13: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Gate formation for n-MOS and p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (13) Deposit Photoresist

Page 14: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Gate formation for n-MOS and p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Mask-3

Mask-3 is

used for the

formation of

Two GATEs

Fig. (14) UV Light Exposure to form GATEs of P-MOS and n-MOS

Page 15: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Gate formation for n-MOS and p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Mask-3

Fig. (15) Un-Exposed Photoresist, Metal and Thinox is etched away.

Page 16: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Gate formation for n-MOS and p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (16) Polymerised Photoresist is stripped away.

Page 17: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (17) Grow SiO2 Layer

Page 18: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (18) Grow Photoresist Layer

Mask-4

Mask-4 is

used for the

formation of

S and D of

p-MOS

Page 19: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (19) Etching of un[polymerised photoresist and SiO2 below it

Mask-4

Mask-4 is

used for the

formation of

S and D of

p-MOS

Page 20: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (20) Strip away hard photoresist

Mask-4

Mask-4 is

used for the

formation of

S and D of

p-MOS

Page 21: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for p-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (21) Diffusion of p-type impurity

Mask-4

Mask-4 is

used for the

formation of

S and D of

p-MOS

p

p

Page 22: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for n-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (22) Grow photoresist

Mask-5

Mask-5 is

used for the

formation of

S and D of

n-MOS

p

p

Page 23: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for n-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (23) Etching

Mask-5

Mask-5 is

used for the

formation of

S and D of

n-MOS

p

p

Page 24: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for n-MOS]

Thick SiO2

(1 µm)

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- - - p-well - - -

Fig. (24) Hard photoresist stripped away

Mask-5

Mask-5 is

used for the

formation of

S and D of

n-MOS

p

p

Page 25: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Source & Drain formation for n-MOS]

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- - - p-well - - -

Fig. (25) Diffusion of n-type impurity to form Source and Drain of n-MOS

p

p n n

Page 26: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Formation of Contact-Cut]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Page 27: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Formation of Contact-Cut]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Mask-6

Mask-6 is

used for the

formation of

Contact –

Cuts in S, D

and G of n-

MOS and p-

MOS

Page 28: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Formation of Contact-Cut]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Mask-6

Mask-6 is

used for the

formation of

Contact –

Cuts in S, D

and G of n-

MOS and p-

MOS

Page 29: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Formation of Contact-Cut]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Mask-6

Mask-6 is

used for the

formation of

Contact –

Cuts in S, D

and G of n-

MOS and p-

MOS

Page 30: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Metakkization]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Page 31: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Metakkization]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Mask-7

Mask-7 is

used for the

deposition

of metal in

contact -

cuts

Page 32: CMOS Fabrication Process

N-MOS Fabrication Process

[[Step- Metakkization]

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- - - p-well - - -

p

p n n

Mask-7 is

used for the

deposition

of metal in

contact -

cuts

Page 33: CMOS Fabrication Process

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- - - p-well - - -

p

p n n

GND

(SOURCE)

VDD

(SOURCE) Vout

Vin

Page 34: CMOS Fabrication Process

Sticks Diagram

1

3

In Out

VDD

GND

Stick diagram of inverter

• Dimensionless layout entities

• Only topology is important

• Final layout generated by

“compaction” program

Page 35: CMOS Fabrication Process
Page 36: CMOS Fabrication Process
Page 37: CMOS Fabrication Process
Page 38: CMOS Fabrication Process