下圖(a)中的沉積塊狀層是必需的,這是為了SEG可以生長在設(shè)計的區(qū)域。下圖(c)顯示了KOH硅刻蝕,這種刻蝕對<111>晶體硅具有高的選擇性。通過使用KOH刻蝕,設(shè)計者可以精確地控制硅刻蝕輪廓并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的器件性能,這是由于優(yōu)化的溝道應(yīng)變所致。如下圖(d)所示,PMOS的源/漏極摻雜通過SEG過程中的臨場摻雜實(shí)現(xiàn)。
NMOS源/漏摻雜仍然是傳統(tǒng)的低能量、高電流離子注入和熱退火過程,如下圖(e)和下圖(f)所示。進(jìn)行非晶硅深離子注入和瞬間NMOS源/漏退火,設(shè)計者可以增強(qiáng)NMOS溝道的拉伸應(yīng)變,進(jìn)而增加電子遷移率并提高NMOS速度。由于拉應(yīng)變在SD形成后會一直保持,所以這種技術(shù)稱為應(yīng)力記憶技術(shù)(SMT)。由于微小尺寸器件有限的熱積存,退火必須使用瞬間退火、激光退火或兩者的結(jié)合。
下圖顯示了高k金屬柵(HKMG)工藝過程。
下圖(a)顯示了ILD0沉積工藝,其中至少有氮化物襯墊/ESL和氧化層兩層材料。下圖(b)顯示了CMP多晶硅開孔工藝,這種工藝是ILD0過拋光并暴露出多晶硅柵。下圖(c)顯示了過渡柵去除過程,這種工藝采用高選擇性刻蝕去除多晶硅,然而對ILD0和側(cè)壁間隔層有非常小的影響。使用HF去除溝道上的氧化層后,形成一層薄氧化硅,如下圖(d)所示,接著沉積鉿基高為介質(zhì)。
HF通常使用原子層沉積(ALD)工藝實(shí)現(xiàn)。ALD工藝也可以沉積氮化鈦(TiN)和鈕(Ta)層。TiN常用于PMOS金屬,而NMOS需要不同的功函數(shù)金屬,而且將在后續(xù)的工藝中形成。Ta作為PMOS中的阻擋層可以保護(hù)TiN。利用圖形化從NMOS中去除Ta后,如下圖(e)所示,沉積鈦鋁合金(TiAl),并利用大量鋁(Al)填充間隙。退火工藝過程中,TiAl與TiN發(fā)生反應(yīng)生成TiAlN,并作為NMOS的金屬柵功函數(shù)調(diào)節(jié)層。顯示于下圖(g)的金屬CMP過程完成了后柵HKMG工藝。
當(dāng)去除過渡多晶硅柵后,PMOS和NMOS溝道應(yīng)力顯著增加,這使得載流子遷移率增加,速度提高。這與去除硬停止層類似,可以增加拉伸應(yīng)變或壓縮應(yīng)變。這是后柵HKMG比先柵方法優(yōu)越的地方之一。
下圖顯示了MEoL工藝。與之前的接觸工藝有許多不同,首先是溝槽金屬硅化物。溝槽金屬硅化物在溝槽刻蝕后形成,而自對準(zhǔn)金屬硅化物在源/漏極形成后、ILD0沉積前形成。
溝槽金屬硅化物僅僅在接觸溝槽的底部,如下圖(c)所示。因?yàn)闁艠O由金屬組成,所以柵極并不需要形成金屬硅化物。摻雜少量鉗的鐐硅化物,NiPtSi,比NiSi要穩(wěn)定。填充了接觸溝槽的鈞被研磨到金屬柵極的同一平面,如下圖e)所示。由于接觸溝槽只與凸起的源/漏極接觸,所以接觸溝槽深度很潛,這樣使得過刻蝕的控制簡單。從版圖的角度考慮,代替了圓形和橢圓形接觸孔的溝槽式接觸,簡化了光刻膠圖形化過程。但這會在接觸刻蝕中,過刻蝕到STI氧化層而導(dǎo)致W尖刺問題。由于鎢栓塞的長度顯著縮短,所以栓塞的電阻大大降低。
審核編輯:劉清
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