Маршрут изготовления КМОП по техпроцессу 90 nm материал

Маршрут изготовления КМОП по техпроцессу 90 nm* (*материал предназначен для обучения, приведенные параметры процессов не могут служить для воспроизведения данного маршрута) Подготовил: Арилин Р. А. версия 2 от мая 2013 1

Маршрут условно можно разделить на 4 основных блока: формирование областей изоляцииактивной области формирование карманов. формирование затвораспейсеров формирование контактов и металлизации Данный маршрут формирует КМОП транзисторы двух типов: - под напряжение питания 1. 2 В (Core), на основе тонкого подзатворного окисла (GO 1), Vt~ 0, 4 V - под напряжение питания 2. 5 В (IO), на основе толстого подтзатворного окисла (GO 2). Vt~ 0, 6 V Тип подложки – Р-тип. Количество фл ~ 35 (зависит от состава элементной базы и опций) 2

Первое окисление. Термический Si. O 2 ~100 А LPCVD. Si 3 N 4~ 0, 1 мкм. LPCVD. Si. O 2 ~ 500 A. 3

Фотолитография активной области. 1. Нанесение слоя фоторезиста 2. Экспонирование 3. Формирование маски активной области. Минимальный размер темного элемента ~ 0, 1 мкм, светлого ~ 0, 12 мкм 4

Фотолитография активной области. ПХТ активной области Слой TEOS используется в качестве маски для травления щелевой изоляции (STI) 5

Формирование активной области. Роль щелевой изоляции: формирование изоляции между активными областями (глубина STI ~ 0. 3 мкм) 1. Области STI заполняются оксидом. 2. Закругляются края активной области для предотвращения токов утечки (происходит во время жидкостного травления окисла и последующего окисления). SEM фото после травления STI 6

Формирование щелевой изоляции. LPCVD SIO 2 750 нм Отжиг окисла в STI и всей структуры 7

Формирование щелевой изоляции. Использование LINER ETCH BACK позволяет улучшить заполняемости областей STI оксидом BOX или GAPfill заполняет узкие места. Роль отжига: Без отжига Структура не уплотняется С отжигом: Структура уплотнена 8

Преимущества BOX. Использование оксида Не плотное заполнение области (образование пустот или каверн из-за большой глубины относительно размера STI) Использование BOX 9

ХМП областей щелевой изоляции. CMP SIO 2 STI. Рельеф планаризуется. Нитридный слой используется в качестве «стопорного слоя» при CMP STI 10

Сформированные активные области и области STI. ЖХТ удаление слоя Si 3 N 4. Итоговая структура. 11

Фл области NISO и ионное легирование (ИЛ) NISO – изолирующий карман N-типа, для изоляции NMOS транзистора от Р-подложки (ИЛ фосфором) Е~ 1. 4 Me. V D~ 1 e 13 12

Формирование N кармана транзистора GO 1 (проводится три операции ИЛ в одну маску с разным типов примеси, энергии и дозы: создание тела кармана, локальный пик примеси на уровне стоковистоков, подгонка пороговых напряжений) 1 ИЛ: P, E~ 500 ke. V, D~ 1 e 13 2 ИЛ: P, E~200 ke. V, D~1 e 13 3 ИЛ: As, E~ 100 ke. V, D~1 e 12 13

Формирование N кармана транзистора GO 2 (проводится три операции ИЛ в одну маску с разным типов примеси, энергии и дозы: создание тела кармана, локальный пик примеси на уровне стоковистоков, подгонка пороговых напряжений) 1 ИЛ: P, E~ 500 ke. V, D~ 1 e 13 2 ИЛ: P, E~200 ke. V, D~1 e 13 3 ИЛ: As, E~ 100 ke. V, D~1 e 13 4 ИЛ: P, E~160 ke. V, D~1 e 12 14

Формирование P кармана транзистора GO 2 (проводится три операции ИЛ в одну маску с разным типов примеси, энергии и дозы: создание тела кармана, локальный пик примеси на уровне стоковистоков, подгонка пороговых напряжений) 1 ИЛ: B, E~ 400 ke. V, D~ 1 e 13 2 ИЛ: В, E~100 ke. V, D~1 e 13 3 ИЛ: В, E~ 25 ke. V, D~5 e 12 15

Формирование P кармана транзистора GO 1 (проводится три операции ИЛ в одну маску с разным типов примеси, энергии и дозы: создание тела кармана, локальный пик примеси на уровне стоковистоков, подгонка пороговых напряжений) 1 ИЛ: B, E~ 400 ke. V, D~ 1 e 13 2 ИЛ: В, E~100 ke. V, D~1 e 13 3 ИЛ: В, E~ 15 ke. V, D~4 e 13 16

Активация примеси и отжиг дефектов структуры RTP ~ 1000 C 17

RTO формирование окисла GO 2 (~ 50 A) (далее на схеме отображены два типа транзисторов: PMOS GO 2 и NMOS GO 1) 18

Формирование маски для удаления GO 2 и последующего выращивания окисла GO 1 RTO формирование окисла GO 1 (~ 20 A), c фазой нитридизации окисла (увеличивает Eox и снижает эффект диффузии бора в подзатворный дэ из затвора) 19

LPCVD Poly ( ~ 1500 A) 20

Формирование маски (слой N+стокисток) для легирования затворов NMOS и разводки Poly (затвор PMOS транзисторов легируется Р-типом примесью во время формирования стоковистоков). 21

1. Нанесение слоя фоторезиста 2. Экспонирование 3. Формирование маски затвора. Минимальный размер темного элемента ~ 0, 1 мкм светлого ~ 0, 13 мкм 22

Слой TEOS используется в качестве маски для травления затвора. 23

Осаждение LPCVD TEOS(~100 A) + LPCVD Si 3 N 4 (~150 A) под первый спейсер (offset) - ПХТ формирование спейсера (до остаточного окисла ~ 50 A) 24

Формирование областей NLDD (для GO 1 транзисторов) Проводится три легирования c разными параметрами: -Pocket области (Р-тип примеси для снижения короткоканальных эффектов). -BF 2, E~50 ke. V, D~5 e 13, Угол ~ 25 - Halo области (Р-тип примеси для снижения утечки перехода сток-подложка) В, E~15 ke. V, D~1 e 13 - NLDD области (формирование собственно областей N-типа) As, E~3 ke. V, D~2 e 15 25

Формирование областей PLDD (для GO 1 транзисторов, схематично показано на примере GO 2) Проводится три легирования (*аналогично NLDD) 26

Осаждение LPCVD TEOS(~100 A) + LPCVD Si 3 N 4 (~ 400 A) под второй спейсер - ПХТ формирование спейсера (до остаточного окисла ~ 70 A) 27

- ПХТ формирование спейсера TEM вид затвора реальной структуры 28

Формирование областей N+стоковистоков 29

Формирование областей P+стоковистоков 30