常規(guī)CMOS晶體管,從源區(qū)至溝道和漏區(qū)由兩個背靠背的PN結(jié)組成,溝道摻雜類型與其漏極與源極相反。

通常需要將一個摻雜濃度為1×1019cm3的N型半導(dǎo)體在幾納米范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛葹?×101:cm3的P型半導(dǎo)體,采用這樣超陡峭摻雜濃度梯度是為了避免源漏穿通造成漏電。而這樣設(shè)計(jì)的器件將嚴(yán)重限制器件工藝的熱預(yù)算。

由于摻雜原子的統(tǒng)計(jì)分布以及在一定溫度下?lián)诫s原子擴(kuò)散的自然屬性,在納米尺度范圍內(nèi)制作這樣超陡峭的PN結(jié)變得極困難,造成晶體管閾值電壓下降,漏電嚴(yán)重,甚至無法關(guān)閉。

從130nm采用的氮化硅到90/65/45nm以后采用的摻氮的碳化硅(NDC),材料的虍值從7.5到小于5.3。

新的材料可能要求采用新的沉積方法。例如高乃的柵極介質(zhì),目前主要采用原子層沉積(ALD)的方法,不僅可以更為精確地控制薄膜的厚度,而且沉積溫度低,填充能力好,薄膜內(nèi)的俘獲電荷少。

在淺槽隔離(STI)和層間電介質(zhì)(ILD)的沉積,雖然都是沉積氧化硅,但在45nm以后,對填充能力、等離子損傷的要求越來越高,高密度等離子體CVD(HDP CVD)的方法已經(jīng)不能滿足要求,基于熱反應(yīng)的亞常壓CVD(SACVD)已逐漸取代HDP CVD而成為主流。

氮化硅薄膜可以通過化學(xué)氣相沉積和原子層沉積法的方法獲得,化學(xué)氣相沉積法一般有低壓化學(xué)氣相沉積氧化工藝、增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相層積等, 常見的機(jī)器有多片垂直氮化沉積爐管(TEI'或KE)、單片腔體式的沉積機(jī)器(應(yīng)用材料公司)和原子層沉積機(jī)器(KE)。但原子層沉積法獲得的氮化膜使用比較少。

在熱氧化工藝中,主要使用的氧源是氣體氧氣、水等,而硅源則是單晶硅襯底或多晶硅、非晶硅等。

這個特性決定了熱氧化工藝只能應(yīng)用在側(cè)墻工藝形成之前的氧化硅薄膜中。同時熱氧化工藝的氧化速率受晶相(111)100)、雜質(zhì)含量、水汽、氯含量等影響,它們都使得氧化速率變快.

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