先进工艺中器件饱和电流的稳定性

摘要

随着半导体器件工艺的不断发展,除了众多器件性能,可靠性方面的考虑,工作电流的稳定性同样成为了不可忽视的因素。因为随着器件尺寸的不断减小,工艺制造上由于本身所带有的误差对器件的影响比例越来越大,所以在先进工艺制造中,客户对于工作电流的限定要求越来越高,而到了45nm这个节点,器件工作的电流稳定性已经成为了客户在量产前所必须认可的指标之一。
　　在集成电路制造的集成电路工艺过程中,由于工艺制程本身所存在的误差,导致在设计上原本应该是完全相同的器件在实际测试中会看到比较大的差别,本文通过对工艺制造中各个环节的优化,使得最终器件的工作电流稳定性得到显著的改善。第一章叙述了CMOS发展里程,发展趋势,以及目前发展所面临的挑战;第二章介绍了在Poly光刻时使用浸入式机台所自带的dose map功能来实现对一片晶圆每一个芯片使用不同的能量,以此来补偿不同芯片之间CD存在的差异,从而最终达到提高器件在一片晶圆中的工作电流稳定性;第三章又通过使用氮和碳离子注入来抑制其他注入离子在热处理时的扩散,最终达到提高器件工作电流稳定性的效果;第四章采用低温离子注入工艺,极大地降低离子注入时的温度,来增加非晶化层的厚度,并且减小非晶化离子注入时对于晶圆表面的损伤,从而提高轻掺杂注入的均匀性,最终达到提高器件工作电流的稳定性;第五章对先进工艺中电流不稳定性的进一步探讨,主要针对机理以及对于先进工艺中出现的随机离子波动作出合理的假设和验证;最后第六章作全文总结。

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第一章 绪论

1.1 CMOS集成电路的发展史

1.2 CMOS集成电路的发展趋势

1.3 CMOS 集成电路面临的挑战

1.4 亚微米MOS器件结构及其工艺对器件性能的影响

1.5 本章小结

第二章 Poly Dose Map

2.1 Poly CD不均匀的来源

2.2 Poly CD的补偿方法

2.3 实验流程

2.4 dose map程序的监控

2.5 本章小结

第三章 氮和碳 Co-IMP

3.1 为什么使用氮和碳Co-IMP

3.2 C Co-IMP抑制扩散的能力

3.3 N Co-IMP对STI效应的影响

3.4 C和N Co-IMP对器件饱和电流均匀性的影响

3.5 本章小结

第四章 低温离子注入

4.1 为何选用低温离子注入

4.2 低温离子注入的优势和机理

4.3 低温离子注入对器件饱和电流均匀性的影响

4.4 本章小结

第五章 离子随机波动

5.1 40nm工艺中不稳定性来源的分析

5.2 离子随机波动对 40nm工艺所造成的影响

5.3 如何验证离子随机波动的影响

5.4 离子随机波动对不稳定性的后续研究

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文