90nm MOSFET結(jié)構(gòu)和工藝優(yōu)化.pdf

1、傳統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)的限制使器件性能變差，短溝道效應(yīng)(shortchanneleffect)加重，導(dǎo)致90納米及其以下制程電路的靜態(tài)功耗增大或者是器件性能的嚴(yán)重退化。因此，新的工藝被開發(fā)以繼續(xù)維持器件的等比例縮小。本文主要介紹了目前國內(nèi)最先進(jìn)的90納米半導(dǎo)體工藝技術(shù)。討論了3種被證實(shí)并應(yīng)用的改善器件短溝道效應(yīng)的方法。主要內(nèi)容有： 1)設(shè)計(jì)并優(yōu)化了90nmMOSFET的結(jié)構(gòu)。包括柵極氧化層，特征尺寸以及超淺結(jié)技術(shù)。 2)系統(tǒng)研究了

2、改善短溝道效應(yīng)的三種工藝及優(yōu)化： a)ISSGH2+N20高溫下生長氧化層提高了載流子遷移率，降低了柵極漏電流，優(yōu)化了柵極氧化層；DPN(decoupledplasmanitridation)使得同樣的EOT的柵極漏電流減小了～1個(gè)order：PNA(plasmanitridationanneal)的實(shí)驗(yàn)表明退火時(shí)間越長，由DPN造成的晶格損傷修復(fù)的就越好，但氧化層由于02和N2的參與會(huì)變厚。溫度越高，氮濃度的分布會(huì)向氧化層與襯

3、底的界面處堆積，能夠提高電子的遷移率但同時(shí)降低空穴的遷移率，并且高溫提高PMOS的NBTI。 b)在LDD能量一定的情況下，調(diào)節(jié)LDD劑量不能改變短溝道效應(yīng)。它主要是調(diào)節(jié)在特征尺寸一定的情況下通過改變有效溝道尺寸來改變工作電流的大小。可以通過低能量，高劑量的等離子注入來實(shí)現(xiàn)LDD超淺結(jié)(ultrashallowjunction)。對(duì)于PMOS，PAI(pre-amorphousimplant)的使用有效的減小了結(jié)深。并且高速熱退

4、火的使用抑制了TED(transientenhancediffusion)效應(yīng)，改善了短溝道效應(yīng)。 c)溝道雜質(zhì)的濃度分布優(yōu)化表明增大halo的劑量可以提高短溝道器件的閾值電壓，但halo劑量過高會(huì)引起長溝道器件的亞閾值電流增加。Halo需要和LDD來一起優(yōu)化，通過調(diào)整halo離子注入的能量與角度確保植入的劑量分布在LDD的外圍。 3)提出了工藝影響器件的三個(gè)方面并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化：淺溝道隔離(shallowtrenchis