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一、阱构成技术

在CMOS中(zhong)(zhong)(zhong)，阱(jing)(jing)(jing)(jing)可(ke)为单阱(jing)(jing)(jing)(jing)(single well)、双阱(jing)(jing)(jing)(jing)(twin well)或(huo)是(shi)倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)(retrograde well).双阱(jing)(jing)(jing)(jing)工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)(yi)有一些缺(que)陷，如需高温(wen)工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)(yi)（超越1 050℃）及(ji)长扩(kuo)散(san)时(shi)间(jian)(jian)(jian)（超越8h）来到达所需2μm~31'm的(de)(de)(de)(de)深(shen)度(du)(du)，在(zai)(zai)这个工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)(yi)中(zhong)(zhong)(zhong)，外表的(de)(de)(de)(de)掺杂浓度(du)(du)是(shi)最高的(de)(de)(de)(de)，掺杂浓度(du)(du)随着深(shen)度(du)(du)递(di)加，为了(le)降低工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)(yi)温(wen)度(du)(du)和时(shi)间(jian)(jian)(jian)，可(ke)应用高能(neng)量的(de)(de)(de)(de)离子(zi)注(zhu)(zhu)(zhu)入将(jiang)离子(zi)直接注(zhu)(zhu)(zhu)入到想要(yao)的(de)(de)(de)(de)深(shen)度(du)(du)而不(bu)需经(jing)过(guo)外表扩(kuo)散(san)，如此一来，深(shen)度(du)(du)由离子(zi)注(zhu)(zhu)(zhu)入的(de)(de)(de)(de)能(neng)量米决议，因而我们可(ke)用不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)(zhu)入能(neng)景来设(she)计不(bu)同(tong)深(shen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)阱(jing)(jing)(jing)(jing)．在(zai)(zai)这个工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)(yi)中(zhong)(zhong)(zhong)，阱(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)掺杂散(san)布峰值将(jiang)位于硅衬(chen)底(di)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)某个深(shen)度(du)(du)，因此被称为倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)，图14. 25显现在(zai)(zai)倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)与(yu)(yu)普(pu)通传统(tong)热扩(kuo)散(san)阱(jing)(jing)(jing)(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)掺杂散(san)布的(de)(de)(de)(de)比(bi)拟，关(guan)于n型(xing)(xing)倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)与(yu)(yu)p型(xing)(xing)倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)而言，所需的(de)(de)(de)(de)能(neng)嚴分别为700keV及(ji)400keV.如前所提，高能(neng)离子(zi)注(zhu)(zhu)(zhu)入的(de)(de)(de)(de)优点在(zai)(zai)于叮在(zai)(zai)低温(wen)及(ji)短时(shi)间(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)条件(jian)下构成阱(jing)(jing)(jing)(jing)，故可(ke)降低横(heng)向扩(kuo)散(san)及(ji)增加器件(jian)密度(du)(du)．倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)优于传统(tong)阱(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)央有：①由于在(zai)(zai)底(di)部的(de)(de)(de)(de)高掺杂浓度(du)(du)，倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)阻(zu)值较(jiao)传统(tong)阱(jing)(jing)(jing)(jing)低，所以能(neng)够将(jiang)闩锁问题降至最低；②沟道阻(zu)断可(ke)与(yu)(yu)倒(dao)退(tui)(tui)阱(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)离子(zi)注(zhu)(zhu)(zhu)入同(tong)时(shi)构成，减少工(gong)(gong)艺(yi)(yi)(yi)(yi)步骤与(yu)(yu)时(shi)间(jian)(jian)(jian)；③在(zai)(zai)底(di)部较(jiao)高的(de)(de)(de)(de)阱(jing)(jing)(jing)(jing)掺杂能(neng)够降低源(yuan)极与(yu)(yu)漏极产生穿通（punch-rhrough，或(huo)译贯(guan)串(chuan)、碰透）的(de)(de)(de)(de)几率.

二、先(xian)进隔离技(ji)术

传统(tong)的隔(ge)(ge)离(li)(li)工艺（14，3，l节）有(you)一些缺陷，使(shi)得其不(bu)(bu)合适(shi)用于(yu)(yu)(yu)深(shen)(shen)亚(ya)微米(mi)（小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)o．25μ.m）工艺，硅(gui)的高温(wen)氧(yang)(yang)化(hua)与长氧(yang)(yang)化(hua)时间(jian)(jian)形成用于(yu)(yu)(yu)沟道阻断(duan)的注入离(li)(li)子（对n-MOSFET而(er)言，通常为硼）侵入有(you)源(yuan)区域(yu)( active  region)并招(zhao)致(zhi)VT偏(pian)移．因而(er)，横向氧(yang)(yang)化(hua)会招(zhao)致(zhi)有(you)源(yuan)器(qi)件区域(yu)的面积减(jian)小(xiao)(xiao)，此(ci)外，在亚(ya)微米(mi)隔(ge)(ge)离(li)(li)的距离(li)(li)中(zhong)，场氧(yang)(yang)化(hua)层的厚度明显小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)长在宽距离(li)(li)中(zhong)的场氧(yang)(yang)化(hua)层，沟槽隔(ge)(ge)离(li)(li)技术(shu)能(neng)够防止这些问题，且已成为隔(ge)(ge)离(li)(li)的主流技术(shu)，图14. 26显现构(gou)成一深(shen)(shen)（大于(yu)(yu)(yu)3μm）而(er)窄(zhai)（小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)2μm）的沟槽隔(ge)(ge)离(li)(li)技术(shu)的工艺次第，其包含四个步骤：开出图形、刻蚀硅(gui)衬底、填充介电资(zi)料(liao)（如(ru)二氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)或无掺杂的多晶(jing)硅(gui)）及平整化(hua)，深(shen)(shen)沟槽隔(ge)(ge)离(li)(li)可用于(yu)(yu)(yu)先进CMOS与双(shuang)极型器(qi)件及沟槽式DRAM.由于(yu)(yu)(yu)隔(ge)(ge)离(li)(li)资(zi)料(liao)是应用CVD淀积，所以不(bu)(bu)需求长时间(jian)(jian)或高温(wen)工艺，且能(neng)够消弭横向氧(yang)(yang)化(hua)和硼侵入( boron encroachment)的问题．

另(ling)一(yi)个例子为(wei)图(tu)14. 27所示用于(yu)CMOS的(de)(de)浅(qian)沟(gou)(gou)槽隔离(shallow trench isolation)（深度(du)小于(yu)lμm）．在(zai)定(ding)义(yi)出图(tu)形(xing)后(hou)(hou)（图(tu)14。27(a），刻蚀出沟(gou)(gou)槽区域[图(tu)14. 27(b》，接着重新(xin)填入(ru)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)(ceng)[图(tu)14.27(C)]．在(zai)重新(xin)填人(ren)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)(ceng)之前，可先(xian)停止用于(yu)沟(gou)(gou)道(dao)阻断的(de)(de)离子注入(ru)，填入(ru)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)(ceng)高过沟(gou)(gou)槽，位于(yu)氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)上(shang)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)(ceng)应被除(chu)(chu)去(qu)，化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)学机械(xie)抛光( chemical-mechanicalpolishing，CMP)用来(lai)去(qu)除(chu)(chu)位于(yu)氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)上(shang)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)(ceng)以得(de)到(dao)平整的(de)(de)外表[图(tu)14.27(d)]．由(you)于(yu)氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)关于(yu)抛光具(ju)有高抵御性，所以氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)可当作CMP工(gong)艺(yi)中(zhong)的(de)(de)掩蔽层(ceng)(ceng)，在(zai)抛光后(hou)(hou)，氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)和氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)(ceng)分(fen)别可用磷酸及氢氟酸去(qu)除(chu)(chu)．这个在(zai)一(yi)开端(duan)的(de)(de)平整化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)步骤，将(jiang)有助于(yu)接下来(lai)定(ding)义(yi)出多(duo)晶硅(gui)(gui)的(de)(de)图(tu)形(xing)及多(duo)层(ceng)(ceng)金(jin)属连线(xian)工(gong)艺(yi)的(de)(de)平整化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua).

三、栅极工程(cheng)技术

假如我们用n+多晶硅作为PMOS与NMOS的(de)(de)(de)(de)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)(ji)，PMOS的(de)(de)(de)(de)阈值(zhi)电压(vTP≈-o．5V~-1．OV)必需用(yong)(yong)硼(peng)离(li)子注(zhu)入来调(diao)整(zheng)，这会使(shi)得PMOS的(de)(de)(de)(de)沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)变(bian)为(wei)埋藏(zang)式(shi)(buried chan-nel)，如图(tu)14. 28(a)所(suo)示，当(dang)(dang)器件(jian)尺寸减少(shao)至(zhi)o．25μm以(yi)(yi)下(xia)(xia)时(shi)，埋藏(zang)式(shi)PMOS将(jiang)会遭遇很(hen)严(yan)重的(de)(de)(de)(de)短沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)效应(ying)(ying)(ying)(short channel effect).最值(zhi)得留(liu)意(yi)的(de)(de)(de)(de)是(shi)短沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)效应(ying)(ying)(ying)有(you)(you)v，下(xia)(xia)跌(die)、漏(lou)场感应(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)势垒降落(drain-induced barrier lowering，DIBL)及在(zai)(zai)关闭状(zhuang)态时(shi)大(da)的(de)(de)(de)(de)漏(lou)电流，致使(shi)于(yu)即(ji)便栅(zha)(zha)极(ji)(ji)(ji)电压为(wei)零，也有(you)(you)漏(lou)电流经过(guo)(guo)源极(ji)(ji)(ji)与(yu)漏(lou)极(ji)(ji)(ji)．为(wei)处理这个问(wen)题，关于(yu)PMOS而言，可(ke)用(yong)(yong)p、多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)来取代n+多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)，由于(yu)功函数(work function)的(de)(de)(de)(de)差(cha)别(bie)（n+多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)与(yu)p、多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)有(you)(you)1．OeV的(de)(de)(de)(de)差(cha)别(bie)），外表p型(xing)沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)器件(jian)并不需求调(diao)整(zheng)VT的(de)(de)(de)(de)硼(peng)离(li)子注(zhu)入，因而，当(dang)(dang)技术(shu)缩至(zhi)o．25J'm以(yi)(yi)下(xia)(xia)，需求采(cai)用(yong)(yong)双栅(zha)(zha)极(ji)(ji)(ji)构造( dual-gate)，即(ji)p+多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)用(yong)(yong)于(yu)PMOS，n+多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)用(yong)(yong)于(yu)NMOS[图(tu)14. 28(b》．外表沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)与(yu)埋藏(zang)沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)的(de)(de)(de)(de)Vl，比拟(ni)如图(tu)14. 29所(suo)示，能够留(liu)意(yi)到(dao)在(zai)(zai)深(shen)亚微米时(shi)，外表沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)器件(jian)的(de)(de)(de)(de)Vr下(xia)(xia)跌(die)比埋藏(zang)沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)器件(jian)来得迟(chi)缓，这表示具有(you)(you)p+多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)外表沟(gou)(gou)(gou)(gou)道(dao)器件(jian)，很(hen)合适用(yong)(yong)于(yu)深(shen)亚微米器件(jian)的(de)(de)(de)(de)工作，为(wei)了(le)构成(cheng)p’多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)(ji)，通(tong)常用(yong)(yong)BFz、的(de)(de)(de)(de)离(li)子注(zhu)入，但是(shi)，在(zai)(zai)高温时(shi)硼(peng)很(hen)容(rong)易(yi)由多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)穿过(guo)(guo)薄氧(yang)化层抵达硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)衬底而形成(cheng)Vr偏移．此外，氟原子的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)会增(zeng)加硼(peng)的(de)(de)(de)(de)穿透．有(you)(you)几(ji)种办法能够降低这个效应(ying)(ying)(ying)：运用(yong)(yong)快速(su)退火(huo)(rapid thermal annealing)以(yi)(yi)减少(shao)高温的(de)(de)(de)(de)时(shi)间而降低硼(peng)的(de)(de)(de)(de)扩散(san)，运用(yong)(yong)氮化的(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)层(nitrided oxide)以(yi)(yi)抑止硼(peng)的(de)(de)(de)(de)穿透（由于(yu)硼(peng)能够很(hen)容(rong)易(yi)与(yu)氮分离(li)而变(bian)得较不易(yi)挪(nuo)动）；制造多(duo)(duo)(duo)层的(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)晶硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)，应(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)层与(yu)层间的(de)(de)(de)(de)界面去捕捉硼(peng)原子.

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