🧪 0.18μm CMOS Logic Process Flow（with Co Salicide & Metal-3）
⚠️ 注意 / Caution
⚠️ 注意：本プロセスフローは記憶に基づいて構成された参考モデルです
本資料に示す0.18μm CMOSロジックプロセスの工程順序・処理条件・寸法情報は、筆者の実務経験と記憶をもとに再構成されたものであり、正確性や網羅性を保証するものではありません。
実際の製造ラインやファウンドリ仕様とは異なる可能性があります。使用にあたっては十分ご留意ください。
- 基板条件 / Substrate Spec: Si(100), P-type, 10Ω·cm
- 特徴 / Features:
- STI分離（Shallow Trench Isolation）
- VT調整用Well注入
- Coサリサイド（Self-Aligned Silicide）
- 3層Al配線（Metal-1〜Metal-3, ALA〜ALC）
- Ti/TiNバリア + Wプラグ（3層Via構成）
- パッド層 + パッシベーション + 水素シンター
- 用途 / Application: 通常ロジックLSI（コア/周辺混載）標準プロセス
📋 工程表 / Process Table
| 工程名 | 処理内容 | 分類 | 目的 | 処理条件 | 寸法 | 膜厚 | Mask |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FS-DP | SiON保護膜堆積 | 全体 | 界面保護 | 200Å @ 700℃ | - | - | - |
| FSN-DP | STI用窒化膜堆積 | Field | 酸化防止キャップ | 1500Å @ 750℃ | - | - | - |
| F-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | Field | パターン定義（レジスト形成） | - | 0.28μm | - | F |
| F-ET | エッチング（RIE等） | Field | 不要層の除去（パターン転写） | - | 0.28μm | - | - |
| F-DP | STI酸化膜埋込 | Field | トレンチフィル | - | - | 4000Å | - |
| F-CMP | STI CMP | Field | 平坦化 | - | - | - | - |
| PRE-OX | 犠牲酸化膜形成 | 前処理 | 注入前の表面改質・汚染取り込み | Dry OX, 約80Å | - | 80Å | - |
| NWL-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | Well | パターン定義（レジスト形成） | - | - | - | NWL |
| NWL-ION | イオン注入（ドーピング） | Well | Well形成 | 800keV, 2E13 | - | - | - |
| PWL-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | Well | パターン定義（レジスト形成） | - | - | - | PWL |
| PWL-ION | イオン注入（ドーピング） | Well | Well形成 | 200keV, 5E12 | - | - | - |
| NCD-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | CD | Nchチャネル領域の定義 | - | - | - | NCD |
| NCD-ION | イオン注入（チャネルドープ） | CD | NMOSのしきい値調整 | Boron, 50 keV, 1E13 cm⁻² | - | - | - |
| PCD-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | CD | Pchチャネル領域の定義 | - | - | - | PCD |
| PCD-ION | イオン注入（チャネルドープ） | CD | PMOSのしきい値調整 | BF₂, 30 keV, 1E13 cm⁻² | - | - | - |
| G-OX | ゲート酸化膜形成 | Gate | チャネル酸化膜（EOT制御） | Dry OX, EOT=35Å | - | 35Å | - |
| PLY-DP | ポリゲート堆積（Poly-Si） | Gate | ゲート電極材料形成 | LPCVD | - | 1500Å | - |
| PLY-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | Gate | ポリゲートパターン定義（レジスト形成） | KrF | 0.18μm | - | PLY |
| PLY-ET | ポリゲートパターンエッチング（RIE） | Gate | ポリゲート構造定義 | RIE | 0.18μm | - | - |
| NLD-PH | フォトリソグラフィ | S/D | NMOS LDD注入パターン定義 | KrF | 0.18μm | - | NLD |
| NLD-ION | イオン注入 | S/D | NMOSソース/ドレインの浅拡散形成（LDD） | As, 30keV, 1E13 | - | - | - |
| PLD-PH | フォトリソグラフィ | S/D | PMOS LDD注入パターン定義 | KrF | 0.18μm | - | PLD |
| PLD-ION | イオン注入 | S/D | PMOSソース/ドレインの浅拡散形成（LDD） | BF₂, 30keV, 1E13 | - | - | - |
| SW-DP | スペーサ堆積 | Gate | LDDマスク（拡散領域保護） | SiN, LPCVD | - | 800Å | - |
| SW-ET | スペーサエッチング | Gate | Spacer定義 | RIE | - | - | - |
| NLD2-PH | フォトリソグラフィ | S/D | NMOS 2nd LDD（深拡散）パターン定義 | KrF | 0.22μm | - | NLD2 |
| NLD2-ION | イオン注入 | S/D | NMOSソース/ドレインの深拡散形成 | As, 40keV, 1E13 | - | - | - |
| PLD2-PH | フォトリソグラフィ | S/D | PMOS 2nd LDD（深拡散）パターン定義 | KrF | 0.22μm | - | PLD2 |
| PLD2-ION | イオン注入 | S/D | PMOSソース/ドレインの深拡散形成 | BF₂, 40keV, 1E13 | - | - | - |
| CO-SP | Coスパッタリング | Salicide | 前駆体形成 | - | - | 300Å | - |
| LMP-ANL | サリサイドアニール | Salicide | CoSi形成 | 550℃ 30s | - | - | - |
| CO-ET | エッチング（RIE等） | Salicide | 不要層の除去（パターン転写） | H2SO4系 | - | - | - |
| LMP2-ANL | 相転移アニール | Salicide | CoSi₂形成 | 750℃ 30s | - | - | - |
| F2-DP | ILD堆積 | ILD | 配線前絶縁 | PE-TEOS | - | 6000Å | - |
| F2-CMP | ILD CMP | CMP | 平坦化 | CMP | - | - | - |
| CNT-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | Via | パターン定義（レジスト形成） | - | 0.24μm | - | CNT |
| CNT-ET | エッチング（RIE等） | Via | 不要層の除去（パターン転写） | - | 0.24μm | - | - |
| TIN-SP | バリアスパッタ | Via | Ti/TiN形成 | 300Å | - | 300Å | - |
| CW-DP | Wプラグ堆積 | Plug | Via充填 | - | - | 5000Å | - |
| CW-CMP | W CMP | Plug | 平坦化 | CMP | - | - | - |
| ALA-SP | Metal-1 Al堆積 | 配線層 | セル配線 | - | - | 6000Å | - |
| ALA-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 配線層 | パターン定義（レジスト形成） | - | 0.28μm | - | ALA |
| ALA-ET | エッチング（RIE等） | 配線層 | 不要層の除去（パターン転写） | - | 0.28μm | - | - |
| HLA-DP | ILD-1堆積 | 層間絶縁膜 | Metal-1上絶縁 | PE-TEOS | - | 6000Å | - |
| HLA-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 層間絶縁膜 | パターン定義（レジスト形成） | RIE+フォト | 0.24μm | - | HLA |
| HLA-ET | エッチング（RIE等） | 層間絶縁膜 | 不要層の除去（パターン転写） | RIE+フォト | 0.24μm | - | - |
| TINA-SP | Ti/TiN バリア | バリア | Via-1バリア | 300Å | - | 300Å | - |
| HWA-DP | Wプラグ堆積（Via-1） | Plug | Metal-2接続 | W-CVD | - | 5000Å | - |
| HWA-CMP | W CMP（Via-1） | Plug | 平坦化 | CMP | - | - | - |
| ALB-SP | Metal-2 Al堆積 | 配線層 | 中間配線 | - | - | 6000Å | - |
| ALB-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 配線層 | パターン定義（レジスト形成） | - | 0.35μm | - | ALB |
| ALB-ET | エッチング（RIE等） | 配線層 | 不要層の除去（パターン転写） | - | 0.35μm | - | - |
| HLB-DP | ILD-2堆積 | 層間絶縁膜 | Metal-2上絶縁 | PE-TEOS | - | 6000Å | - |
| HLB-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 層間絶縁膜 | パターン定義（レジスト形成） | RIE+フォト | 0.28μm | - | HLB |
| HLB-ET | エッチング（RIE等） | 層間絶縁膜 | 不要層の除去（パターン転写） | RIE+フォト | 0.28μm | - | - |
| TINB-SP | Ti/TiN バリア | バリア | Via-2バリア | 300Å | - | 300Å | - |
| HWB-DP | Wプラグ堆積（Via-2） | Plug | Metal-3接続 | W-CVD | - | 5000Å | - |
| HWB-CMP | W CMP（Via-2） | Plug | 平坦化 | CMP | - | - | - |
| ALC-SP | Metal-3 Al堆積 | 配線層 | グローバル配線 | - | - | 8000Å | - |
| ALC-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 配線層 | パターン定義（レジスト形成） | - | 0.5μm | - | ALC |
| ALC-ET | エッチング（RIE等） | 配線層 | 不要層の除去（パターン転写） | - | 0.5μm | - | - |
| HLC-DP | ILD-3堆積 | 層間絶縁膜 | Metal-3上絶縁 | PE-TEOS | - | 6000Å | - |
| HLC-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 層間絶縁膜 | パターン定義（レジスト形成） | RIE+フォト | 0.35μm | - | HLC |
| HLC-ET | エッチング（RIE等） | 層間絶縁膜 | 不要層の除去（パターン転写） | RIE+フォト | 0.35μm | - | - |
| TINC-SP | Ti/TiN バリア | バリア | Via-3バリア | 300Å | - | 300Å | - |
| HWC-DP | Wプラグ堆積（Via-3） | Plug | Pad接続 | W-CVD | - | 5000Å | - |
| HWC-CMP | W CMP（Via-3） | Plug | 平坦化 | CMP | - | - | - |
| ALD-SP | Pad用Al堆積 | Pad層 | Bond Pad形成 | - | - | 10000Å | - |
| ALD-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | Pad層 | パターン定義（レジスト形成） | - | 3.0μm | - | PAD |
| ALD-ET | エッチング（RIE等） | Pad層 | 不要層の除去（パターン転写） | - | 3.0μm | - | - |
| PAD-DP | パッシベーション膜堆積 | 保護膜 | 外部環境保護 | SiN+SiO₂ | - | 8000Å | - |
| PAD-PH | フォトリソグラフィ（マスク露光） | 保護膜 | パターン定義（レジスト形成） | - | 3.0μm | - | PAD |
| PAD-ET | エッチング（RIE等） | 保護膜 | 不要層の除去（パターン転写） | - | 3.0μm | - | - |
| AL-SNT | 水素シンター処理 | 表面処理 | Al酸化膜除去・トランジスタ界面安定化 | H₂/N₂アニール（ファーネス） | 420℃, 30分 | - | - |
| E-TEST | 電気特性評価 | 検査 | Vth/Ioff測定 | 自動テスター | - | - | - |
📸 0.18μm CMOS Photolithography Exposure Map
（フォトリソグラフィ露光条件マップ）
本資料では、0.18μm CMOSプロセスにおける各フォト工程の使用装置・縮小倍率・露光波長を一覧化します。
Nikon 5倍ステッパとCanon 2倍ステッパの適用工程を明確にし、設計寸法と露光条件の関連を把握可能とします。
📋 Exposure Condition Table / 露光条件一覧表
| 工程名 | 対象層 | CD目標 | 使用装置 | 縮小倍率 | 露光波長 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F-PH | STI分離 | 0.28μm | Nikon NSR-S204B | 5:1 | KrF (248nm) | 解像度優先 |
| NWL-PH | N-Well | >0.6μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | CD要求緩い |
| PWL-PH | P-Well | >0.6μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | 同上 |
| NCD/PCD-PH | Channel Doping | 〜0.6μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | 電気特性優先 |
| PLY-PH | Poly Gate | 0.18μm | Nikon NSR-S306C | 5:1 | KrF (248nm) | 最重要CD層 |
| NLD/PLD-PH | LDD浅拡散 | 0.18μm | Nikon NSR-S306C | 5:1 | KrF (248nm) | 微細注入 |
| NLD2/PLD2-PH | 深拡散LDD | 0.22μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | 位置精度優先で十分 |
| CNT-PH | Contact | 0.24μm | Nikon NSR-S204B | 5:1 | KrF (248nm) | 穴径制御必要 |
| ALA-PH | Metal-1 | 0.28μm | Nikon NSR-S204B | 5:1 | KrF (248nm) | セル配線 |
| HLA-PH | Via-1 | 0.24μm | Nikon NSR-S204B | 5:1 | KrF (248nm) | 穴位置精度 |
| ALB-PH | Metal-2 | 0.35μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | 中間配線 |
| HLB-PH | Via-2 | 0.28μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | 穴サイズ広め |
| ALC-PH | Metal-3 | 0.5μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | g-line (436nm) | グローバル配線 |
| HLC-PH | Via-3 | 0.35μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | i-line (365nm) | 粗めでも可 |
| ALD-PH | Pad Metal | 3.0μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | g-line (436nm) | ボンディング |
| PAD-PH | Passivation | 3.0μm | Canon FPA-3000i5+ | 2:1 | g-line (436nm) | 最終開口 |
🔍 備考
- Nikon NSRシリーズ（5:1）: 高解像・高精度向け。Poly/Contact/Viaに最適。
- Canon FPAシリーズ（2:1）: 高照度・低コスト・粗寸法向け。Well、PAD、トップメタル向き。
- 露光波長:
- KrF: 248nm → 微細加工対応
- i-line: 365nm → 中解像、標準工程
- g-line: 436nm → 粗パターン用（Pad, パッシベーション）