1_1_Modul_Tekhnologichesky_analiz_izdely (1072552), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Аналогично проводится следующая фотолитография для вскрытия окон на участках карманов n-типа. Глубокое ионное легирование бора формирует области истока-стока p-типа.
После завершения операций глубокого ионного легирования примесей фоторезист удаляется, пластина подвергается очистке и быстрому термическому отжигу.
| Рис. 1.11 Формирование спейсеров а - осаждение слоя Si3N4, б – плазменное анизотропное травление |
Заметим, что на этих же этапах происходит глубокое легирование зон контактов к соответствующим карманам.
После глубокого ионного легирования с участием спейсеров сформированная структура имеет вид, показанный на рис. 1.12.
|
|
| Рис. 12. КМОП структура после формирования спейсеров и областей глубокого легирования стоков-истоков |
2.5. Формирование контактов
| Эскиз | Операции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Рис. 1.13. Формирование внутренних контактов к активным элементам КМОП структуры | |
В качестве материала контактов к стоку и истоку используется силицид кобальта CoSi2. Предварительно с областей истока и стока, а также с поверхности затвора удаляется тонкий слой SiO2 (рис.1.13).
Для этого пластина погружается в плавиковую кислоту HF, после чего она тщательно очищается.
На поверхность пластины вакуумным напылением наносится тонкий слой Co. Проводится быстрый термический отжиг и в местах контакта кобальта с кремнием образуется силицид кобальта CoSi2. Непрореагировавший Co удаляется с помощью селективного травления, не действующего на силицид кобальта.
Второй быстрый термический отжиг (при более высокой температуре, чем первый) переводит CoSi2 из фазы с высоким в фазу с малым сопротивлением. Именно в этой фазе силицид кобальта контактирует с истоком, стоком и затвором.
Пластины очищаются, последовательно наносятся тонкий стоп-слой Si3N4 и слой диэлектрика перед нанесением первого слоя металлизации – PMD (pre-metal dielectric).
В качестве такого диэлектрика обычно применяют борофосфоросиликатное стекло (БФСС - BPSG) – двуокись кремния SiO2 с содержанием от 2 до 6 весовых процентов бора и фосфора. БФСС обычно формируется химическим осаждением из паровой фазы при температуре 500-700 оС а затем отжигается при температуре 800-1000 оС.
Химико-механической полировкой проводится планаризация поверхности пластин для обеспечения высокого разрешения фотолитографии. Они тщательно очищаются и поверхность планаризованного слоя покрывается тонким слоем SiO2.
Для создания окон к контактам проводят фотолитографию и через окна в фоторезисте проводят плазменное травление слоя PMD до остановки на слое Si3N4. Последующее травление тонкого слоя Si3N4 формирует окна к контактам.
О
бразующаяся в результате структура с контактами из силицида кобальта CoSi2 показана на рис. 1.14. Отметим, что для создания контактов могут использоваться и другие силициды, например, TiSi2.
а б
Рис. 1.14. КМОП структура с внутренними контактами
а - контакты из силицида кобальта CoSi2, б – окна к внутренним контактам
1.2.6. Формирование металлических проводников: 1-й слой металла
Формирование металлических проводников начинается с напыления тонкого слой титана (Ti), на который методом осаждения из паровой фазы наносится толстый слой вольфрама (W) (рис.1.15).
| Эскиз | Операции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.15. Формирование металлических межсоединений в 1-ом слое металла
Вольфрам – это материал, из которого будут формироваться межслойные соединения – микропереходы - между слоями металлизации. Однако у него очень плохая адгезия к SiO2. Титан, в отличие от вольфрама, обладает отличной адгезией к SiO2 и поэтому используется в качестве материала промежуточного слоя.
Слой подвергается планаризации - химико-механической полировкой снимается до уровня SiO2. Режимы полировки подбираются так, чтобы скорость удаления W была во много раз больше, чем SiO2. Поэтому на слое SiO2 планаризация завершается.
Пластина очищается и на нее вакуумным напылением последовательно наносятся:
-
адгезионный слой Ti,
-
барьерный слой TiN,
-
слой металлизации – медно-алюминиевый сплав AlCu,
-
слой Ti для предотвращения образования AlN
-
антиотражающий слой TiN.
Слой Ti наносится поверх AlCu для предотвращения образования во время напыления TiN нитрида алюминия AlN, обладающего очень высоким электрическим сопротивлением.
Слой TiN на поверхности AlCu служит антиотражающим покрытием во время фотолитографии по металлической пленке.
Далее фотолитографией вскрываются окна в фоторезисте, соответствующие топологии металлических микропереходов первого уровня и проводится последовательное травление пакета металлических слоев до слоя SiO2.
П
осле удаления фоторезиста получается структура, показанная на рис. 1.16.
Рис. 1.16. КМОП структура с межсоединениями в 1-ом слое металла
1.2.7. Формирование металлических проводников: 2-й слой металла
Формирование второго уровня металлизации начинается с создания слоя диэлектрика между уровнями металлизации (inter metal dielectric - IMD) (рис. 1.17).
| Эскиз | Операции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Рис. 1.17. Формирование металлических межсоединений во 2-м слое металла | |
Пластины очищаются, осаждением из газовой фазы наносятся слой нелегированного силикатного стекла - SiO2. Химико-механической полировкой проводится планаризация поверхности пластин, они тщательно очищаются и поверхность планаризованного слоя покрывается тонким слоем SiO2.
Проводится очередная фотолитография – наносится фоторезист, в нем вскрываются окна по форме контактов в 2-ом слое металла. Через окна в фоторезисте ведется травление межслойного SiO2.
Далее повторяются операции, использованные при формировании 1-го уровня металлизации: нанесение слоев Ti, TiN, AlCu, Ti, TiN.
Фотолитографией вскрываются окна в фоторезисте, соответствующие топологии металлических микропереходов второго уровня и проводится последовательное травление пакета металлических слоев до слоя SiO2.
После удаления фоторезиста получается структура (рис.1.18), весьма напоминающая структуру на рис. 1.16 после формирования межсоединений в 1-ом слое металла. Последовательность операций для формирования 2-го слоя металлизации может быть использована для получения 3-го, 4-го и последующих слоев.
|
|
|
| а б Рис. 1.18. Многослойные металлические межсоединения а – фото, б - схема | |
После формирования последнего слоя металлизации проводится нанесение слоя SiO2 и его планаризация. В завершение обычно наносится пассивирующий слой Si3N4, который предохраняет структуру от влаги и загрязнений, таких, например, как натрий (Na).
-
Масштабирование КМОП микросхем
Ключевым геометрическим параметром МОП структур является длина затвора транзистора Lg, которая за последние 30 лет уменьшилась в 200 раз - с 10 мкм в начале 70-х годов до 65 нм в наши дни. Уменьшение длины затвора определяет изменение других параметров транзистора (см. табл.1.2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
