FinFet กระบวนการไหล-การก่อตัวของประตูใบ้

0010-20132 6" ชุดใบมีดโอน

การก่อตัวของครีบ (Fin) และความสำคัญ

ครีบเป็นองค์ประกอบสำคัญของโครงสร้างสามมิติของอุปกรณ์ FinFET ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับรูปร่างของครีบปลา จึงเป็นที่มาของชื่อ ความสูงของครีบจะกำหนดความกว้างเกตของ FinFET โดยตรง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมการไหลของกระแส ในโหนดเทคโนโลยีขนาด 22 นาโนเมตรและต่ำกว่า เนื่องจากขนาดครีบที่เล็กมาก มักจะทำได้โดยเทคนิคการสร้างลวดลาย เช่น SADP (Self-Aligned Double Patterning) หรือ SAQP (Self-Aligned Quadruple Patterning)

การรักษาเบื้องต้นด้วยการสะสมชั้น ILD

0010-20129 6" ชุดใบมีดบัฟเฟอร์

การสะสมของชั้น ILD

ต่อจากนั้น ชั้นของ ILD (Inter Layer Dielectric) จะถูกสะสมไว้บนแผ่นเวเฟอร์ที่ทำความสะอาด ซึ่งโดยทั่วไปคือการเคลือบ SiO2 บทบาทหลักของ ILD คือการแยกกระแสไฟฟ้าระหว่างครีบและเป็นวัสดุตัวเติมในกระบวนการ CMP (การขัดเงาด้วยสารเคมี) ในเวลาต่อมา การเลือกวัสดุ ILD ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและความเรียบที่ดี

ไอแอลดี ซีเอ็มพี

ตามด้วย ILD CMP ซึ่งใช้ซิลิคอนไนไตรด์ (SiN) เป็นวัสดุตรวจจับจุดสิ้นสุดสำหรับการขัดเงาเชิงกลด้วยสารเคมี เป้าหมายของ CMP คือการทำให้พื้นผิวของชั้น ILD เรียบมาก เพื่ออำนวยความสะดวกในการดำเนินการสร้างลวดลายและการแกะสลักในภายหลัง ปริมาณการขัดเงาจะต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำในระหว่างกระบวนการ CMP เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดเซาะโครงสร้างที่สำคัญที่อยู่ด้านล่างมากเกินไป

ลบ SiN และ PโฆษณาOซีไซด์ชั้น

เมื่อ CMP เสร็จสมบูรณ์ จะต้องถอดฮาร์ดมาส์กซิลิคอนไนไตรด์ที่หุ้มครีบออก รวมถึงชั้นของแผ่นออกไซด์ด้วย ขั้นตอนนี้มักจะทำได้โดยการกัดแบบเปียก ซึ่งไม่เพียงแต่กำจัดชั้นป้องกันชั่วคราวเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังเผยให้เห็นพื้นผิวซิลิกอนที่ด้านบนของครีบเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการเติมสารต้องห้ามในภายหลัง

การเจริญเติบโตของชั้นออกไซด์แบบสังเวยและการเติมโซนอย่างดี

0010-20133 8"โอนชุดเบลด

การเจริญเติบโตของออกไซด์แบบเสียสละ

ทันทีหลังจากนั้น ชั้นบูชายัญออกไซด์บาง ๆ จะเติบโตบนพื้นผิวของครีบ ชั้นนี้ใช้เพื่อปกป้องครีบจากความเสียหายโดยตรงในระหว่างการเติมบ่อครั้งต่อไป นอกจากนี้ แซคริฟิเชียลออกไซด์สามารถช่วยกำหนดขอบเขตของบริเวณที่ใช้สารต้องห้าม และปรับปรุงความแม่นยำของสารต้องห้ามได้

การเติมสารโด๊ปในบริเวณบ่อน้ำ

มีการใช้โซนหลุมเพื่อฝังมาส์ก และทำการฝังไอออนเพื่อสร้างกับดักแยกระหว่างช่องและซับสเตรต ขั้นตอนนี้คือการสร้างขอบเขตหลุมชนิด p หรือ n ที่ให้การเติมพื้นหลังที่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ PMOS และ NMOS ตามลำดับ หลังจากนั้น ชั้นแซคริฟิเชียลออกไซด์จะถูกเอาออก และทำความสะอาดแผ่นเวเฟอร์เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสารตกค้างส่งผลกระทบต่อกระบวนการที่ตามมา

การก่อตัวของโครงสร้างประตูโง่

การสะสมของชั้นแมตต์เกตออกไซด์

เพื่อสร้างโครงสร้างประตูชั่วคราว ชั้นออกไซด์เกตโง่จะถูกสะสมไว้บนแผ่นเวเฟอร์ ชั้นออกไซด์นี้จะทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสะสมและการจัดระนาบของโพลีซิลิคอนในภายหลัง

การสะสมโพลีซิลิคอนและ CMP

จากนั้น ชั้นโพลีซิลิคอนจะเกาะอยู่บนพื้นผิวทั้งหมดของแผ่นเวเฟอร์และราบให้เรียบด้วย CMP ชั้นซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์จะทำหน้าที่เป็นวัสดุประตูชั่วคราว จนกว่าประตูโลหะ high-k สุดท้ายจะเข้ามาแทนที่ ในระหว่างกระบวนการ CMP ความหนาของชั้นโพลีซิลิคอนจะสม่ำเสมอเพื่อรองรับขั้นตอนการสร้างลวดลายที่ตามมา

การสะสมของหน้ากากแข็ง

ถัดไป ฮาร์ดมาสก์ (HM) จะถูกวางทับบนชั้นโพลีซิลิคอนเพื่อเป็นแนวทางในการสร้างลวดลายเกตในภายหลัง ขึ้นอยู่กับโหนดเทคโนโลยี หากระยะห่างของเกตมากกว่า 80 นาโนเมตร สามารถใช้การพิมพ์หินแช่ขนาด 193 นาโนเมตรเพื่อสร้างรูปแบบเส้น-ช่องว่างได้ สำหรับระยะเกตที่มีขนาดเล็ก จำเป็นต้องใช้เทคนิคการคูณ เช่น SADP หรือ SAQP การเลือกฮาร์ดมาสก์และเงื่อนไขการทับถมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำของการสร้างลวดลายในภายหลัง

การทำลวดลายประตู

ใช้เกทมาสก์เพื่อสร้างรูปแบบเส้นว่างในโฟโตรีซิสต์ หลังจากการกัดแบบฮาร์ดมาสก์ การลอกแบบโฟโตรีซิส และการทำความสะอาด จะมีการใช้คัทติ้งมาส์กและรูปแบบเส้นของฮาร์ดมาสก์จะถูกตัดออกโดยการกัด ในที่สุด โพลีซิลิคอนจะถูกแกะสลักโดยใช้รูปแบบฮาร์ดมาสก์ที่เกิดขึ้นเพื่อสร้างโครงสร้างประตูใบ้ที่ออกแบบมา