【文章內(nèi)容簡介】 flow of oxygenrich gas*The oxide grows in both the vertical and lateral directions*This results in a active area smaller than patterned2023/1/3143*局部氧化技術(shù) (2)*Silicon oxidation is obtained by:*Heating the wafer in a oxidizing atmosphere:*Wet oxidation: water vapor, T = 900 to 1000186。C (rapid process)*Dry oxidation: Pure oxygen, T = 1200186。C (high temperature required to achieve an acceptable growth rate)*Oxidation consumes silicon*SiO2 has approximately twice the volume of silicon*The FOX is recedes below the silicon surface by 2023/1/3144*LOCOS存在的主要問題 /1*在氮化硅邊緣形成 “鳥嘴 ”(Bird’sbeak)；2023/1/3145 LOCOS工藝在硅表面上形成一個(gè)特有的凸起，其后面是逐漸變薄的伸入到有源區(qū)內(nèi)的氧化層，稱為 “ 鳥嘴 ” ，這種凸起在凹入結(jié)構(gòu)中特別明顯。*“ 鳥嘴 ” 形成的原因及影響2023/1/3146形成原因 ：– 氧化劑的橫向擴(kuò)散；– 氧化生長發(fā)生在氮化硅下面；后果 ：－ 減小了器件的有效寬度，即 減小了器件的驅(qū)動(dòng)電流 ；－ 降低集成度， Waste surface area；－ 對(duì)后序工藝中的平坦化不利 。*LOCOS存在的主要問題 /2*產(chǎn)生白帶效應(yīng) (KooiSi3N4)；2023/1/3147 氮化硅與高溫的濕氧氣氛反應(yīng)形成 NH3，其擴(kuò)散到硅 /氮化硅界面并在那里分解，形成一層熱生長的氮氧化物，在硅片表面看起來像是一條繞在有源區(qū)邊緣的白帶，從而導(dǎo)致白帶的形成。后果 ： 導(dǎo)致有源區(qū)內(nèi)后續(xù)生長的熱氧化層 (柵氧 )的擊穿電壓下降。*LOCOS主要問題的解決措施 /1*采用其他材料替代熱氧化硅做緩沖層 (PBL)；2023/1/3148 一種 熱氧化硅與多晶硅的三明治結(jié)構(gòu) 可非常有效地減小 “ 鳥嘴 ” 長度 (不到 LOCOS的一半 )；但仍存在 “ 白帶效應(yīng) ” 。Poly Buffered LOCOS*PBL－ Crab Eyes*有利于集成度的提高；*減少 Si3N4對(duì)硅襯底的應(yīng)力；2023/1/3149*LOCOS主要問題的解決措施 /２2023/1/3150 可以制作出幾乎無 “ 鳥嘴 ” 的、十分平坦的厚場氧化層。但仍存在橫向擴(kuò)散，且增加了較大的工藝復(fù)雜性，故沒有得到廣泛的應(yīng)用。 該方法中緩沖氧化硅層和氮化硅層的制備和普通的 LOCOS工藝相同；PEpi*側(cè)墻掩蔽隔離技術(shù) (SWAMI)；　　但在形成氮化硅 /氧化硅圖形后， 還要繼續(xù)將硅刻蝕到一定深度 (約為預(yù)期生長的場氧厚度的一半 )。*側(cè)墻掩蔽隔離技術(shù) (SWAMI)2023/1/3151*先用刻蝕技術(shù) (常用各向異性的 KOH濕法腐蝕 )在100襯底上形成 60176。 左右的斜坡 ，利用其邊緣作用降低場氧化過程中的應(yīng)力 ；*再淀積第二層緩沖氧化層和氮化硅并進(jìn)行各向異性刻蝕， 在襯底硅的斜坡上留下一個(gè)緩沖氧化層和氮化硅的側(cè)墻 ，把有源區(qū)有效地封閉起來，再進(jìn)行場氧。*最后去掉氮化硅和緩沖氧化層。PEpiPEpiPEpi場氧2023/1/3152*新技術(shù)的出現(xiàn) 20世紀(jì) 80年代發(fā)現(xiàn)，無論是哪種 LOCOS技術(shù)，都不適合于晶體管密度遠(yuǎn)超過　　　的集成電路。 也就是說，由于器件特征尺寸的縮小， 限制隔離距離的最終因素 不再是表面反型或簡單的穿通現(xiàn)象，而是一種稱為 漏感應(yīng)勢壘降低的穿通效應(yīng) (即最小隔離距離的值是由一個(gè) 結(jié)邊緣到另一個(gè)　　結(jié)邊緣的距離 )。 是 刻蝕掉部分襯底形成溝槽 (槽刻蝕 )， 再在其中回填上介電質(zhì) (回填 )作為相鄰器件之間的絕緣體的一種器件隔離方法 。又分為：淺槽隔離和深槽隔離。2023/1/3153 在這種結(jié)構(gòu)中，元器件之間用刻蝕的淺溝槽隔開，再在淺溝槽中填入介電質(zhì)。在側(cè)壁氧化和填入介電質(zhì)后，用 CMP方法使晶圓表面平坦化。*LOCOS主要問題的解決措施 /３*淺槽溝道隔離 (STI)技術(shù)2023/1/3154*淺槽溝道 隔離 (STI)工藝* HDP CVD Oxide* CMP Oxide, Stop on NitrideOxide OxideNitrideNitride* Deposit Nitride, Oxide。 Etch Nitride, Oxide and Silicon。 Strip PhotoresistPad OxidePad OxideTrench2023/1/3155*STI vs. LOCOS*LOCOS – Simpler, cheaper, and production proven –used in IC fabrication until feature mm*STI – No bird’s beak, Smoother surface, but More process steps– StandardisolationtechnologyusedinICfabricationuntilfeaturemm*Shallow Trench Isolation /1Isolation:?Parasitic (unwanted) FET’s exist between unrelated transistors (Field Oxide FET’s)?Source and drains are existing source and drains of wanted devices?Gates are metal and polysilicon interconnects?The threshold voltage of FOX FET’s are higher than for normal FET’s2023/1/3156167。 CMOS IC的工藝集成*CMOS工藝中的基本模塊*雙阱 CMOS IC工藝的主要流程和基本掩模2023/1/3157*CMOS 工藝 中的 基本模塊2023/1/3158*阱注入和場注入技術(shù)*硅柵工藝*自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)*輕摻雜漏注入 (LDD)*CMOS IC 中的阱　 CMOS IC中必須在同一晶圓上制作 NMOS和 PMOS器件，故必須在襯底上制作摻雜類型與硅襯底原摻雜類型相反的摻雜區(qū)域 (反型摻雜 )。 這些在硅襯底上形成的、摻雜類型或 摻雜濃度 與硅襯底不同的 局部摻雜區(qū)域 稱為 阱 (well)，包括： n阱 、 p阱 和 雙阱 (dual/twinwell)。 2023/1/3159　 對(duì)亞微米技術(shù)而言，最普遍采用的是 雙阱工藝 ，即 N型和 P型兩種阱同在一個(gè)輕摻雜的襯底中形成 。在器件尺寸非常小的情況下， NMOS和 PMOS之間性能差別減小。 *雙阱工藝　 雖然增加了工藝的復(fù)雜性，但能 對(duì)每一種器件獨(dú)立地設(shè)定摻雜分布 ，從而 使兩類器件性能都得到優(yōu)化 。 2023/1/3160 雙阱中的每個(gè)阱都至少包括三到五個(gè)步來完成制作， 往往是在同一次光刻中完成 。*Twin Well 2023/1/3161*Two mask steps。 *Flat surface。 *Common used in advanced CMOS IC*High energy, low current implanters*Furnaces annealing and drivingin*阱注入技術(shù) 阱注入 決定了晶體管的閾值工作電壓 ，同時(shí)可以減輕 CMOS電路的一些常見問題如閂鎖效應(yīng)等。2023/1/3162　　 阱中器件溝道的摻雜濃度高于直接制作在襯底上的 ?體效應(yīng)隨摻雜濃度的增加而增加 (如：溝道遷移率和輸出電導(dǎo)下降、結(jié)電容增加等 )?阱內(nèi)的器件速度固有地比襯底中的同樣器件速度慢；　　 典型的阱摻雜濃度比襯底高幾個(gè)數(shù)量級(jí) ，所以襯底濃度的任何不確定性將不影響阱的濃度。*阱注入技術(shù) ― 倒摻雜技術(shù)2023/1/3163 先采用高能量、大劑