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上接《浅谈12吋晶圆集成电路芯片制程（工艺与工序）前端FEOL之一》 4 )浅源漏（汲）极前端延伸区（LDD）. 4.1 栅极宽度不断缩小，沟道长度不断减小，增加了漏源间电荷穿通的几率。沟道中电场强度增大，电子（空穴）在强电场中获得高能量注入并陷落到栅氧化层介质中，引发出器件可靠性问题。采用LDD结构性能得到改进。见图14.及附注。 LDD结构也减少了短沟道效应。 4.2 N¯LDD注入和P¯LDD注入： 去胶清洗烘干后，第七块光刻版定位光阻（光刻胶）保护PMOS区域。光刻显影后对P阱进行浅结N¯注入（LDD）。（注入磷或砷）。图15所示。第八快光刻版保护NMOS区域，光刻后对N阱区进行浅结P¯注入（LDD）。图16所示。 注;N阱口袋注入进行n+掺杂，p阱口袋注入进行p+掺杂。 5 ) 侧墙的形成： 侧墙用来环绕多晶硅栅周围，防止大剂量的漏/源注入过于接近沟道，避免发生漏源穿通现象。 5.1 首先利用LPCVD技术淀积一层保形的厚二氧化硅，用它形成多晶硅周围的侧墙。其厚度决定了侧壁隔离的厚度，精心选取以优化芯片特性。要高于多晶硅，一般几百nm~1μm。如图17. 5.2 再用各向异性无掩蔽干法（等离子回刻）刻蚀掉大部分二氧化硅，在多晶硅栅侧壁留下一层二氧化硅。这侧墙可以保护沟道，在后面的漏源注入时可阻止杂质离子进入浅结延伸区LDD。如图18.形成侧壁隔离层，构成浅源漏前端（浅源漏延伸区LDD）。 6)漏/源注入 6.1. 第九块光刻版确定要注入的NMOS区域，进行较大剂量的N+漏源倒掺杂砷注入，结深大于LDD。（图19） . 6.2 第十块光刻版确定PMOS注入区，进行较大剂量的P+倒掺杂硼注入形成PMOS漏源区。（图20。） 6.3 中高剂量的掺杂稍微超过LDD结深。但比双阱掺杂结深浅。 6.3.1较大的注入剂量降低了漏源区的寄生电阻，多晶硅电阻率也降低了。 6.3.2.注入后，晶圆快速退火（RTA）1000℃，1分钟左右，即激活了注入的杂质，又消除了注入损伤恢复晶格结构，还将漏源区PN结推进到所需深度。但退火由于晶格损伤使杂质扩散系数变大，会出现极为异常高的扩散速率即瞬态增强扩散（TED），对小尺寸浅结器件是一个重要的问题。 6.3.3为避免离子注入的通道效应，离子注入之前要生长约10nm厚的牺牲氧化层，多晶硅上也要有氧化层，使注入离子散射。该氧化层还可以减少各种微量杂质被注入到硅衬底材料中。 7 )接触孔与局部互联 制作接触孔的目的是硅有源区与金属接触（金属硅化物）以达到降低MOS器件引线接触电阻。金属硅化物层与后面淀积的导电金属有良好的电接触使整个系统接触电阻降低。 7.1 清洗后无掩蔽氢氟酸腐蚀漂洗，去除表面氧化层和各种污染。 7.2. 进入磁控溅射设备在表面淀积一层金属钛，（在真空腔中带电氩离子轰击钛靶，释放钛原子淀积到晶圆上）。 7.3 进入快速退火（RTA）通入氮气，600℃,1分钟与硅接触之处钛与硅反应形成硅化钛TiSi,硅化钛是良导体，可与掺杂硅衬底以及多晶硅形成低阻欧姆接触。钛同时与氮气发生化学反应生成氮化钛，氮化钛也导电但电阻率较高，仅可以做局部互联。 7.4 Ti（钛）有助于增加附着性，可得到很好的电接触。TiN可以作为阻挡层和附着层，由于W与绝缘层的附着性差，做W栓连接（钨能够无空洞地填充孔）时TiN是好的阻挡层和附着层。光刻时TiN还是抗反射层。在接触孔和通孔中使用W（钨）栓可获得良好的平坦性接触，孔底部使用TiSi2与硅形成良好的接触。连接源、漏区获得良好的接触电阻。通孔和接触孔中，TiN包围在W的周围，增强了与氧化物的附着性。淀积W时TiN可以阻挡WF6对下层材料的侵蚀。TiN可用反应溅射技术制造，也可先在硅晶圆上淀积Ti然后在氮气或氨气中退火，Ti与下层的硅反应在钛的底部形成硅化钛，而TiN形成在顶部。 7.5 用第11块光刻版确定表面需要保留氮化钛的区域（用于局部互联LI），光刻后多余的氮化钛被腐蚀掉。多余的钛也被腐蚀掉，留下硅化钛接触层。第二次退火RTA,使之变成低阻金属硅化物。 l 至此前段工序（制程）FEOL的前端完成，接下来制作后端（BEOL） 待续;详见《浅谈12吋晶圆集成电路芯片制程（工艺与工序）后端BEOL》 不妥之处请指教。 张红专。 |
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