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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造,特别涉及一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法。
技术介绍
1、随着器件进入深亚微米时代,sti取代硅局部氧化隔离(local oxidation ofsilicon,locos)成为隔离工艺的主流。sti沟槽中填充的是隔离介质氧化物,由于硅衬底和隔离介质氧化物的热膨胀系数不同,导致sti会产生压应力挤压邻近mos的有源区,引起器件的电参数发生变化,例如器件的饱和电流和阈值电压。有源区的应力随sti到器件沟道的距离变化,nmos的速度会随着应力的增大而减小,而pmos的速度会随着应力的增大而增大,这种nmos和pmos器件之间电学性能的不匹配性会对模拟电路产生较大影响。
2、在sti形成的过程中,利用高密度等离子体化学气相淀积(high density plasmachemical vapor deposition,hdpcvd)隔离介质氧化物具有很高的压应力,而这种压应力会引起nmos和pmos器件之间电学性能的不匹配性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题及技术要求,本专利技术的目的是提供了一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,是在形成隔离介质氧化物后,通过ge注入打断si-o键从而释放压应力,提升nmos和pmos器件之间电学性能的匹配性,更符合模拟电路的制备工艺要求。
2、为了达到上述目的,本专利技术采用以下技术方案实现:
3、一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,包括以下步骤:
4、步骤1
5、步骤2:利用光刻和刻蚀工艺制备出沟槽,并在沟槽内采用原位水气生成工艺氧化生成侧壁氧化物;
6、步骤3:利用hdpcvd沉积隔离介质氧化物,使其隔离介质氧化物具有压应力;
7、步骤4:利用化学机械抛光工艺和湿法回刻去除多余的隔离介质氧化物,而后利用光刻和离子注入工艺在隔离介质氧化物中注入ge离子打断si-o键,释放隔离介质氧化物中的压应力;
8、步骤5:在ge离子注入完成后,去除光刻胶,在惰性气体的氛围内进行高温退火;
9、步骤6:湿法刻蚀去除氮化层,完成sti工艺。
10、所述的步骤1中氧化层的材料为si02,其厚度为10nm-15nm;氮化层的材料为si3n4,其厚度为100nm-150nm。
11、所述的步骤2中原位水气的温度范围为1000-1100℃,侧壁氧化物的厚度为9nm-12nm。
12、所述的步骤3中隔离介质氧化物的材料为si02,其厚度为500nm-600nm。
13、所述的步骤4中ge离子的剂量范围为1e+14至1e+16cm-2,能量范围为100kev-200kev,其中,第一阶段注入的剂量范围为1e+14至1e+15cm-2,能量范围为150kev-200kev;第二阶段注入的剂量范围为5e+15至1e+16cm-2,能量范围为100kev-150kev;第三阶段,进行剂量范围为1e+15至5e+15cm-2,能量范围为50kev-100kev。
14、所述的步骤4中ge离子可以采用ge的相关化合物。
15、所述的步骤4中ge离子可以采用as离子。
16、所述的步骤5中退火温度范围在900℃-1100℃,退火时间为5s-50s;惰性气体为n2、ar、n2+ar。
17、所述的步骤6中湿法刻蚀去除氮化层,采用热磷酸去除氮化层,且湿法刻蚀的温度范围为160℃-180℃,其中热磷酸是浓度85%-90%的浓磷酸和10%-15%去离子水配成。
18、与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:
19、本专利技术一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,通过注入高剂量高能量的ge离子来打断si-o键,更好的释放隔离介质氧化物中较高的压应力,并紧接着通过高温退火的工艺方法活化ge离子,提高释放效能,与此同时,此工艺方法能够同时兼容现有工艺流程,依据自身工艺要求,控制ge离子注入的能量、剂量、次数等来达到释放不同要求的隔离介质氧化物中较高的压应力的目的,从而使得制备出的nmos和pmos器件之间的匹配性大幅度提升,更有利于应用于模拟电路。
20、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本专利技术的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下列举本专利技术的具体实施方法。
21、根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述及其他目的、特征和优点,但不作为对本专利技术的限定。
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1.一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤1中氧化层的材料为Si02,其厚度为10nm-15nm;氮化层的材料为Si3N4,其厚度为100nm-150nm。
3.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤2中原位水气的温度范围为1000-1100℃,侧壁氧化物的厚度为9nm-12nm。
4.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤3中隔离介质氧化物的材料为Si02,其厚度为500nm-600nm。
5.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤4中Ge离子的剂量范围为1e+14至1e+16cm-2,能量范围为100keV-200keV,其中,第一阶段注入的剂量范围为1e+14至1e+15cm-2,能量范围为150keV-200keV;第二阶段注入的剂量范围为5e+15至1e+16cm-2,能量范围为
6.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤4中Ge离子可以采用Ge的相关化合物。
7.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤4中Ge离子可以采用As离子。
8.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤5中退火温度范围在900℃-1100℃,退火时间为5s-50s;惰性气体为N2、Ar、N2+Ar。
9.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤6中湿法刻蚀去除氮化层,采用热磷酸去除氮化层,且湿法刻蚀的温度范围为160℃-180℃,其中热磷酸是浓度85%-90%的浓磷酸和10%-15%去离子水配成。
...【技术特征摘要】
1.一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤1中氧化层的材料为si02,其厚度为10nm-15nm;氮化层的材料为si3n4,其厚度为100nm-150nm。
3.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤2中原位水气的温度范围为1000-1100℃,侧壁氧化物的厚度为9nm-12nm。
4.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤3中隔离介质氧化物的材料为si02,其厚度为500nm-600nm。
5.根据权利要求1所述的一种改善器件间电学性能不匹配的工艺方法,其特征在于,所述的步骤4中ge离子的剂量范围为1e+14至1e+16cm-2,能量范围为100kev-200kev,其中,第一阶段注入的剂量范围为1e+14至1e+15cm-2,能量范围为150kev-20...
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