亚微米BiCMOS双栅氧双压器件工艺及金属化工艺的研究

摘要

本文根据氮在离子注入到硅中后能够抑制氧化层生长的机理，研究在常压PMOS和NMOS晶体管作阈值电压调节注入时，注入一定剂量的氮的工艺。实现只需通过一步热氧化工艺，就能分别在需生长薄栅氧化层和厚栅氧化层的区域直接生成两种厚度的栅氧化层，节省了一步光刻和腐蚀及一步热氧化过程。　　在双栅氧化层制备的氮注入工艺开发中，为了研究氮在沟道中的存在对器件特性的影响，本文作了不同氮注入剂量、能量和氧化层厚度的相关性实验。同时，作了以下测试和观察：1.对注入了氮的硅衬底上生长的栅氧化层作了C-V测试，分析对氧化层的影响；2.在已生成栅极的CMOS器件中，穿过多晶硅栅对沟道中进行氮注入，以研究氮在沟道中对阈值电压、沟道中电子和空穴迁移率及对饱和漏电流的影响；3.在栅氧化层生长之前进行氮注入试验，观察氮注入后对亚微米BiCMOS器件特性的影响。　　通过一系列实验和测试证明，氮注入工艺的应用不会对晶体管特性有大的影响，却能显著简化BiCMOS器件中双耐压MOS晶体管的工艺流程。两种厚度的栅氧化层可以一次形成，从而有效降低工艺成本，有利于新型器件的开发。　　本文对亚微米BiCMOS器件的热铝金属化工艺中出现的金属刻蚀不清的问题作了分析。当使用Al-1％Si-0.5％Cu的合金靶作热铝淀积时，硅片温度升高至450℃。如硅片长时间处于此高温下，有约0.5％的硅会充分溶解于铝中，并在随后的冷却过程中析出，形成“结瘤”，从而阻挡金属的刻蚀，形成刻蚀残留。　　本文对溅射工艺过程中硅片在设备腔室中的流向作分析后，对热铝金属化工艺作出改进。将TiN抗反射膜的淀积与下层Ti/TiN/Al-Si-Cu的淀积分开成两步独立的工艺步骤，从而消除了硅片在铝腔室中长时间等待的问题，有效减少了金属刻蚀不清的问题。

目录

摘要

第一章前言

第二章深亚微米双耐压BiCMOS工艺流程的分析和改进方案

2.1氮注入硅表面的氧化机理分析

2.2双耐压BiCMOS工艺流程分析

2.3对双耐压BiCMOS工艺流程的改进方案

第三章氮注入对硅上二氧化硅层生长影响的研究

3.1引言

3.2氮离子注入对硅上二氧化硅层厚度的影响

3.2.1氮注入对硅上二氧化硅层厚度影响的实验流程

3.2.1对实验结果的分析

3.3对氮注入对氧化层质量影响的测试

3.3.1C—V测试实验流程

3.3.2C—V测试结果分析

3.4二氧化硅中氮的存在对二氧化硅层性质的影响

第四章氮注入对晶体管影响的流片实验

4.1引言

4.2集成电路器件沟道注氮的流片实验

4.2.1实验安排和实验流程

4.2.2对沟道中注氮的实验批流片结果分析

4.3亚微米BiCMOS工艺流片实验

第五章亚微米BiCMOS金属化工艺改进

5.1引言

5.2热铝工艺中的金属刻蚀问题

5.3热铝工艺流程的改进研究

第六章结论

附录

参考文献

致谢

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