半导体行业制造工艺解析

使用重离子可以形成源/漏扩展(SDE)浅结(见下图),通常PMOSSDE使用BF；,而NMOSSDE管使用Sb+重离子或As+。

对于侧壁间隔层的形成，经常使用氮化物和氧化物。如下图所示，CVD沉积的氧化物作为刻蚀停止层，LPCVD氮化物形成侧壁间隔层的主要部分。

 

下图显示了CMOS形成的环形结和源/漏结。环形注入是一个大倾角离子注入过程,通常需要两次或四次注入过程，这取决于MOSFET处于一个方向还是两个方向。环形注入技术用于防止器件的串通。

为了获得低的电阻，钛硅化物的晶粒尺寸必须大于0.2um。当栅的宽度小于0.2um时,钛硅化物的应用将受到挑战。0.18um技术节点后，钴硅化物开始取代钛硅化物应用于栅极。由于钴与空气或湿气接触时，钴很容易被氧化形成氧化钴，所以使用氮化钛覆盖钴防止其与湿气接触。利用集成配套工具，钴和氮化钛采用不同的PVD反应室沉积。

当器件尺寸进一步缩小到纳米技术节点时，CoSi2的退火温度(约750摄氏度)对于MOSFET微小的热积存已经太高。镍硅化合物(NiSi)可在温度低于500摄氏度下形成，所以被广泛用于65nm及更小的技术节点。

镍沉积前，需要氯溅射刻蚀去除硅表面原生氧化层，否则，由于接触电阻过高而导致IC芯片发生故障。由于NiSi热稳定性不高，镍容易与硅反应并穿通结面而引起漏电。在PVD靶材中，铂(Pt)合金化并在晶圆表面形成NiPtSi以获得更好的硅化物稳定性。可以使用电子束检查(EBI)系统监测镍扩散对成品率的影响。下图显示了硅化物形成工艺流程。

需要氮化物层防止磷从PSG中扩散到有源区。由于热积存的限制，利用PECVD氮化硅在较低温度(小于580摄氏度)下沉积取代LPCVD氮化物沉积(沉积温度为750摄氏度)。对于小尺寸器件(小于0.18um),PMD热再流动的热积存很小，因此硅酸盐玻璃中不再需要硼，PSG取代BPSG材料形成PMD。PSG利用CMP平坦化而不是热再流动。钙仅用于局部互连，以及源/漏、金属与硅化物之间的栓塞。钛和氮化钛作为阻挡层和钨附着层。

对于一些先进技术节点的CMOS工艺，USG用于ILD0,氮化物层用于应力缓冲层应变沟道，从而提高载流子的迁移率和MOSFET的性能。

接触非常关键，因为它将晶圆表面上的器件和各层的金属线互连。如果接触孔刻蚀不完全，金属导线将无法和器件相连，这将导致成品率下降。

PVD钛广泛用于减少接触电阻，氮化钛(TiN)作为镑附着层。如果没有TiN,钨薄膜将不会与硅晶圆表面很好地附着，这将导致裂纹并使钧薄膜从晶圆表面脱落，最后在晶圆上产生大量颗粒污染。TiN可以利用PVD和CVD沉积。当器件特征尺寸不断缩小时，接触孔的深宽比将变得很大，PVD工艺将不再提供足够的台阶覆盖，因此CVDTiN工艺更受欢迎。下图显示了CMOS器件接触示意图。

审核编辑：汤梓红