上一讲我们介绍完了前段STI 模块形成的过程,我们继续介绍前段的另一个模块。即阱(Well)定义模块。
阱(Well)是指在硅表面注入掺杂物的局部区域,以调整其电气特性并优化晶体管性能。阱还通过在邻近PMOS和NMOS器件之间建立二极管屏障,增强了浅沟槽隔离提供的电气隔离效果。
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DNW(Deep NWell) IMP(PR Strip 步骤已省略,下同)
一般在做IMP之前,要先Coating 光阻(更先进的节点可能需要加BARC/TARC,比如在28节点以下),然后曝光显影定义出需要IMP的位置。对于DNW我们一般会打P并且IMP会分几次注入。
2. LVPW IMP
一般的普通的Logic 器件会分Core区和IO区。此处我们做打core区的IMP。
LV=Low Voltage,SV=RV=Standard Voltage=Regular Voltage
HV=High Voltage 一般通过IMP反型离子/元素的剂量来调控阈值电压(Threshold Voltage)
3. IOPW IMP
4. LVNW
5. IONW
6. Well Anneal
最后通过退火(Anneal)激活注入的杂质并修复损伤。
7. 注:正常Well IMP会打三次主要原因是为了注入不同的深度。
第一次离子注入较深,能量很高,调节阱的浓度,降低阱的电阻,有效防止闩锁效应(Latch Up)。
第二次离子注入较浅,能量较低,调节沟道浓度,防止器件源漏穿通漏电(APT=Anti-Punch Through)。
第三次离子注入主要集中在表面,能量很低,主要调节器件的阈值电压。
Well 模块比较Care的点有PR residue以及Thermal budge和Plasma induce damage等
我们继续介绍前段Dual Gate Oxide模块和Poly Gate模块。
(一)DGO Module
1.DGO Growth
在长Gate Ox前先做一道Wet clean 去除表面的PA和一些污染源。然后通过炉管的方式长一层大约40A左右的Ox,用PR挡住需要做厚栅氧部分,用干发刻蚀去除薄栅氧。做完的示意图如下:
接下来通过ISSG的方法继续长一层30A左右的薄Ox。
ISSG=In-situ Steam Generation 原位水气生成
反应式:Si + 2O2 + 2H2→SiO2 + 2H2O
一种新型低压快速氧化技术,主要用于超薄氧化物薄膜生长,由于原子氧的强氧化作用,其最终得到的氧化物薄膜体内缺陷少,界面态密度小,氧化物的薄膜质量较高。
此外,此处通常用ISSG+DPN+PNA的方式。
DPN:Decoupled Plasma Nitridation
PNA:Post Nitridation Anneal
主要目的是:
(1).ISSG oxide has best uniformity, corner rounding.
(2).With DPN and PNA, increase GOX k value.
(二)Poly Gate Module
1.Poly deposition
首先Dep一层1000A的Poly,接下来做一道Poly Pre-doping.
Q:Why need pre-doping activation?
A:1.To re-distribute pre-doping profile. Make pre-doping ion profile more uniform in poly for easier etch recipe tuning.
2.Reduce Poly depletion.
Q:What is poly depletion?
Poly depletion
Factors of poly depletion:
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Silicide suck-out effects
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Insufficient implant dose
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Dopant evaporation
Poly depletion results in:
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Reduced inversion capacitance Þ“artificially” thicker oxide
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Reduced current drive
Poly depletion is improved with:
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Poly gate changed to metal gate
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Sufficient Poly doping or ION activation
2.Poly hardmask oxide deposition
用CVD的方式沉积一层350A左右的oxide,Coating PR+BARC.
3.Poly cut
到此。Poly 模块已经结束,接下来一讲会给大家介绍侧墙工艺(Spacer Sidewall)
(一).SAB( Self Aligned Silicide Block自对准金属硅化物阻挡层)工艺
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LTO & SiN DepS/D IMP做完后,继续Dep 一层LTO(低温氧化层),然后进行Spike Anneal(和S/D的Anneal merge在一起,降低thermal)。用PECVD的方式沉积一层150A左右的SiN,接下来用PR遮挡住non-silicide的区域。
2.PR Strip & Oxide Etch
用O2和HF分别拔掉PR和Ox,然后用PVD的方式沉积Ni金属。
3.NiSix Anneal(Double)
Ni沉积完通过第一次Anneal1形成高阻态的NiSix,然后去除多余未反应的metal Ni,接下来进行第二次Anneal2形成稳定低阻态的NiSi2 silicide.
Q:Why do we need to split the anneal into 2 steps?A:The first anneal is to form Ni2Si. Then, unreacted nickel will be removed by metal strip. Subsequently, the second anneal is to convert NiSi2 into the desired NiSi (nickel monosilicide). If we attempt to convert it to NiSi with a single anneal, excessive silicidationmay occur Þleakage
(二).ILD Module
ILD:Inter Layer Dielectric 层间介电层ILD工艺是指在器件与金属1(Metal 1)之间填充的介电材料,形成电性隔离,可以有效地隔离金属互联线与器件,降低金属与衬底之间的寄生电容,改善金属横跨不同的区域而形成寄生的场效应晶体管。ILD的介质材料一般是氧化硅。-
ILD Dep
用HARP的方式Dep一层大约8000A左右的Ox,然后通过CMP磨掉大约4000A的Ox,再过一道Wet clean。