P溝道硅柵多品工藝流程及其版圖設(shè)計(jì)

硅柵工藝”是采用摻雜的多晶硅來(lái)做MOS管柵電極的一種工藝，與上面介紹的常規(guī)鋁柵工藝的不同點(diǎn)是先在硅片上生長(zhǎng)一層薄的二氧化硅層（柵介質(zhì)），接著淀積約為500nm的多晶硅薄層，然后刻出源、漏擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行源漏擴(kuò)散。P溝道硅柵工藝?！肮钖殴に嚒睂?duì)于器件和集成電路的性能，較之常規(guī)的鋁柵工藝，具有較多的特點(diǎn)。

一、P溝道硅柵工藝流程

（1）一次氧化

拋光好的Si型出片（5~8Ω·cm）經(jīng)清潔處理后，采用干-濕-干氧化程序，生長(zhǎng)1μm的SiO2層。這樣厚的氧化物，不僅作為擴(kuò)散掩蔽，而且作為最終的場(chǎng)氧化物，對(duì)于減少寄生溝道是有利的。

（2）光刻源漏、柵區(qū)窗口（P區(qū)）

光刻后，經(jīng)清潔處理，再進(jìn)行柵氧化，生長(zhǎng)100～120nm的薄SiO2層，構(gòu)成MOS管的柵介質(zhì)。

（3）沉淀多晶硅

淀積厚度為0.4~0.5μm?？捎秒娮邮舭l(fā)淀積多晶硅，也可以采用硅烷熱分解淀積多晶硅（即CVD技術(shù)）。

（4）反刻?hào)?/span>

確定多晶硅圖形，包括硅柵及摻雜硅互連線。這次光刻無(wú)套準(zhǔn)度問(wèn)題。因?yàn)榉纯號(hào)偶却_定了柵區(qū)又確定了源漏區(qū)。

（5）硼擴(kuò)散

刻好硅相圖形的片子經(jīng)清潔處理，即可進(jìn)行翻擴(kuò)做（擴(kuò)散源漏區(qū)、P⁺互連區(qū)及硅柵重?fù)诫s）。P溝道硅柵工藝。由于覆蓋在上面的硅柵電極可以當(dāng)作擴(kuò)散掩膜，防止對(duì)溝道區(qū)摻雜，各個(gè)管子的源和漏區(qū)對(duì)于柵極可以自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

擴(kuò)散的結(jié)深<1μm，硅柵的R□在50~100Ω/口。

（6）低溫淀積SiO2 

去掉表硼硅玻璃層后，進(jìn)行低溫淀積SiO2 ，溫度250~400℃，厚度300~500nm。之所以要用低溫淀積，是為了避免再分布后薄層電阻下降。通常采用低溫硅烷氧化法，也可采用正硅酸乙酯熱分解方法。P溝道硅柵工藝。

為了起鈍化作用，淀積SiO2 后，可進(jìn)行確處理。

（7）光刻引線孔

光刻引線孔，提供源漏和擁的金屬接觸，蒸鋁后再反刻電極，確定Al互連圖形。

其工藝流程由圖6-4所示。

2、P溝道硅柵多品工藝

硅柵工藝最主要的是多晶工藝，即制備作為柵電極及互連線的多晶硅薄膜。通常采用蒸發(fā)或?yàn)R射方法，也可以用硅烷的熱分解方法（即CVD方法）。

（1）多晶硅的淀積

如用電子束蒸發(fā)多晶硅，為了使蒸發(fā)的硅膜與SiO2 ，很好地粘附，襯底要保持在300℃。典型淀積速率是300nm/min。沉積多晶硅要求達(dá)0.4~0.6μm，電子束蒸發(fā)可提供清潔而均勻的硅膜。P溝道硅柵工藝。如果放硅片的架子采用行星轉(zhuǎn)動(dòng)式裝置，則可克服臺(tái)階斷裂的缺陷。電子束蒸發(fā)也存在一個(gè)間題，蒸發(fā)源上部熔化，而底部未熔化，這樣受熱不均勻，會(huì)引起硅滴飛濺到片子上，造成大顆粒。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，應(yīng)控制好蒸發(fā)溫度及速率。

采用高頻濺射也能獲得均勻的硅層，但濺射沒(méi)有電子束蒸發(fā)干凈，會(huì)有重離子沾污。

還有一種方法是采用硅烷在600~750℃時(shí)熱分解淀積硅。這種方法獲得的硅層的清潔度與均勻性介于蒸發(fā)和濺射之間。但多晶硅不象蒸發(fā)硅那樣的無(wú)定型，而呈顆粒狀，顆粒大小取決于生長(zhǎng)條件。

化學(xué)反應(yīng)式如下：

（2）多品硅腐蝕

多晶硅腐蝕也是硅柵工藝的重要步驟。硅柵工藝對(duì)硅柵尺寸必須嚴(yán)格控制，器件的寬長(zhǎng)比很大程度上取決于硅柵尺寸的控制，所以對(duì)多晶硅的腐蝕條件是很講究的。

腐蝕多晶硅通常用腐蝕液。P溝道硅柵工藝。為了得到很好的控制，最好用較低被度的腐蝕液，溶液中HF和HNO2比例大小取決于要腐蝕多晶硅的厚度。

多晶硅也可以采用Si的各向異性腐蝕劑。如乙二胺-H2O系（不含磷苯二酚），或乙二胺（180cm²）-磷苯二酚（30克）-純水（80cm²），溫度110℃。對(duì)摻硼多品晶硅腐蝕速率為，對(duì)沒(méi)摻雜的多晶為1.4μm/min，對(duì)摻磷的多晶為2μm/min。

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