2.2.3.4 Боковые спейсеры locos структуры

Из-за повышенной сложности, концепция SWAMI никогда не входила в состав основных процессов. Были продемонстрированы несколько «simple swami» структур, которые основываются на блокировке диффузии бокового окислителя под маской нитрида. Как показано на рисунке 2.10, эти методы могут быть разделены на две группы, в зависимости от в зависимости от формирования нитридных либо ПКК спейсеров:

a) нитридные спейсеры, чтобы блокировать боковое окисление;

б) поликремниевые спейсеры, чтобы задержать диффузию окислителей под краями маски.

а – поли или нитридный спейсерный LOCOS; б – PELOX.

Рисунок 2.10 –– Схематическое представление структур изоляции перед окислением

Спейсерные нитридные процессы обычно приводят к более серьезному утончению оксидной области, вследствие уменьшения области окисления за счёт ширины спейсеров. Критические шаги во всех процессах спейсерных нитридов –– повторное окисление кремния перед осаждением спейсера нитрида и исходная толщина нитридного маскирующего слоя. Без надлежащей оптимизации этих параметров обычно наблюдаются высокие плотности дефектов. Самый передовой процесс нитридных спейсеров, Nitride-Clad LOCOS (NCL), создан Pfiester соавторами. Он имеет совместимость с 0,25 мкм разработками. Здесь выполняется подтрав 15 нм окисла под маску нитрида, окисление 5,5 нм, повторное осаждение нитрида 10 нм. Конечный результат состоит в том, что на краях маски, локальная толщина оксидной области уменьшается, а толщина нитрида, увеличилась приблизительно на 10 нм. Этого достаточно, чтобы уменьшить диффузию окислителя под край нитрида, тем самым добиться более короткого «птичьего клюва». Одной из интересных особенностей nitride-clad LOCOS является тот факт, что нитридный спейсер не травится, но окисляется в процессе окисления, сохраняя сложность процесса на низком уровне. В связи с очень тонким вторичным нитридом, структура изоляции NCL менее подвержена истончению оксидной области по сравнению с другими спейсерными технологиями.

Полиспейсерная концепция была впервые введена Бертоном и другими. Она состоит из осаждения слоя поликремния после травления маски изоляции. Затем формируются спейсеры и выращивается оксидная область. Вследствие того, что при локальном окислении сразу перекисляются ПКК спейсеры, препятствуя/защищая от окисления краев маски нитрида, получается очень короткий «птичий клюв» (второе окисление Re-oxide на рисунке 2.10). Эта концепция успешно применяется к структуре изоляции для процесса DRAM на 256 Мбит. Модифицированный полиспейсерный процесс LOCOS, который включает формирование подтрава под маску нитрида и затем осаждение тонкого слоя нитрида или поликремния, называется PELOX. В этом процессе, толщина вторичного оксида имеет решающее значение в определении окончательного «птичьего клюва» и плотности дефектов подложки: когда опущено повторное окисление, наблюдается очень короткий «птичий клюв», но появляется чрезмерный диодный ток утечки и плохая целостность подзатворного окисла. Это хорошо иллюстрирует компромиссы, связанные при оптимизации структур изоляции. Считается, что значительное снижение «птичьего клюва» в процессе PELOX, даже для очень толстых оксидных областей, происходит из-за уменьшения скорости окисления в вытравленных под нитридом полостях. Одним из недостатков PELOX, является уменьшение углубления оксидной области и соответствующее снижение напряжения изоляции, вызванное тем, что окисленный поликристаллический кремний должен быть удален перед зачисткой нитрида. В результате, по сравнению с простыми спейсерными процессами или nitride-clad LOCOS, PELOX труднее масштабировать (уменьшать масштаб). То есть провели локальное окисление, при этом на нитриде, ПКК тоже окислился. Этот окисел на нитриде нужно стравить, что приводит к затраву в локальный окисел и уменьшению его толщины. [18].