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.
(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。