集成电路工艺与器件

发布时间 2024-01-07 21:27:12作者: 心比天高xzh

干法刻蚀与湿法刻蚀

干法刻蚀高能离子与材料表面的相互作用

湿法刻蚀主要基于溶液中的化学反应

掺杂方法

热扩散、离子注入

扩散系数

快速退火

晶体缺陷修复:在半导体制造过程中,快速退火可帮助修复由于离子注入、沉积或蚀刻等步骤引入的晶体缺陷。通过高温快速退火,晶体中的缺陷可以重新排列和修复,从而提高晶体质量和电学性能。
激活掺杂离子:快速退火可用于激活和扩散掺杂离子。在离子注入后,通过快速加热样品至高温并快速冷却,掺杂离子可以在晶体中进行有效的扩散,从而形成所需的电学特性。

阴阳光刻胶

阳性光刻胶在光照后会发生化学变化,使得光刻胶的暴露部分变得可溶解,从而形成图案。阴性光刻胶则是在光照后,未受到光照的部分会变得可溶解,形成图案。

光刻机种类

光刻半径


焦深和数值孔径的平方成反比。这意味着,为了获得更小的特性尺寸,需要使用更大的数值孔径,焦深将会变小,从而导致对焦更为困难。
解决办法:增大NA(更大的数值孔径、增大光刻胶对焦偏差的容忍范围)、减小波长(发展新型光源、DUV to EUV(13.5nm))、增大K(相移掩模)

OPC

OPC是光刻修正(Optical Proximity Correction)的缩写,是一种在光刻工艺中用于改善图形形状和尺寸的技术。
优点:
提高图形准确性:OPC技术通过对光刻图形进行修正,能够有效地提高图形的形状和尺寸的准确性。这对于微电子制造来说至关重要,可以帮助确保电路的功能和性能符合设计要求。
提高光刻过程容差:OPC技术可以增加光刻过程中的对焦容差范围,也就是DOF。这使得光刻胶对焦偏差的容忍度更大,降低了光刻过程中对对焦精度的要求,提高了工艺的可靠性和稳定性。
适应复杂结构:随着芯片尺寸的减小和复杂性的增加,光刻工艺需要应对更加复杂的结构。OPC技术能够根据不同的设计要求和工艺需求,灵活地进行优化和修正,使得光刻图形能够更好地适应复杂的结构。
缺点:
增加工艺复杂性:OPC技术需要对光刻图形进行额外的计算和修正,这增加了工艺的复杂性和计算量。这要求有专门的软件和算法支持,并可能增加芯片制造过程中的时间和成本。
可能引入新的制造问题:尽管OPC技术可以改善图形的形状和尺寸,但有时候可能会引入新的制造问题。这可能包括光刻图形在修正过程中出现的奇点、边缘偏差或者光刻胶的不均匀性等问题。
依赖模型准确性:OPC技术的有效性取决于模型的准确性。如果模型与实际工艺不匹配或者参数不准确,修正后的图形可能仍然无法满足要求。因此,建立准确的模型和对其进行校准是关键的,但也需要额外的工作和资源投入。

epi层

外延层用于提供更清洁的层设备形成并防止“闩锁”CMOS晶体管。

槽刻蚀

分为4个步骤:
①隔离氧化层;
硅与氮化物的应力消除层,抗蚀剂
②氮化物淀积;
掩膜层,抛光停止层
③第三层掩膜(浅槽隔离);
④STI槽刻蚀,
离子刻蚀
⑤去除光刻胶
氧等离子体
⑥CVD氧化层
防止晶体管互相干扰
⑦cmp
化学抛光
⑧h3po4去除氮化物,HF去除氧化层

牺牲氧化物层:一种薄的氧化物层生长以捕获硅中的缺陷表面

门氧化层:纯度高,薄。作为晶体管的电介质

1.低温氧化
2.惰性气体稀释O2

LDD

低掺杂扩散(Low Dose Diffusion)的缩写。
在LDD中,掺杂的过程被分为两个阶段:首先是LDD区域的低掺杂,然后是高掺杂的源和漏区域。低掺杂区域的目的是在源和漏之间形成一个渐变的掺杂剖面,在高电场情况下减弱电子和空穴的散射效应。
通过LDD技术,可以减小热效应,减少隧穿的电子数,减少电场。这有助于提高MOS器件的性能、可靠性和稳定性。

TIP

N_TIP用砷离子,P_TIP用BF2。作用:阻碍热电子效应。

RIE:离子刻蚀

Self-Aligned Silicide:自对准硅化物技术。

首先在整个晶片表面上沉积一层金属(通常是钨、钛、铚等),然后进行一个热处理步骤。热处理过程中,金属会与晶片表面上的硅发生反应,形成金属硅化物。通过适当的处理条件和控制,通常可以实现硅化物反应限定在源漏和栅极区域。硅化物具有低电阻性能,可以降低电阻并提高器件的性能。

TiSi2在硅化物与金属之间形成欧姆接触。

欧姆接触与肖特基接触

欧姆接触是一种低电阻的接触结构,可以让电流以欧姆接触方式流过。在欧姆接触中,金属电极与半导体材料之间形成良好的能带匹配,使得电流能够顺利地通过,而不会发生明显的反射和散射。欧姆接触的特点是电流随电压的增加而线性增加,且接触电阻较低。
肖特基接触则是一种特殊的接触结构,它由半导体材料与金属之间的异质结构组成。肖特基接触中,金属与半导体之间存在一个肖特基势垒,这个势垒可以阻碍电流的流动。肖特基接触的特点是对于正向偏置情况下的电流流动较好,但在反向偏置时电流流动会受到较大阻碍。肖特基接触具有整流特性,可以用于制作二极管等器件。

BPSG

二氧化硅掺杂少量硼和磷,以使薄膜回流并使用化学气相沉积吸附污染物。填充结构的空隙和孔洞,在后续的工艺步骤中可以进行平坦化和绝缘处理。