МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования «Национальный исследовательский университет

«Московский институт электронной техники»

Факультет электроники и компьютерных технологий

Кафедра интегральной электроники и микросистем

Курсовой проект

по курсу «моделирование маршрутов»

технологический маршрут создания КМОП-структуры с использованием

технологического базиса ES2_07

	Выполнил: Нартов А.С.
	студент группы ЭКТ-45
	Проверил:

Москва, 2017

Оглавление

Москва, 2017 1

1. Разработка и исследование КМОП-структуры. 5

1.1. Разработка технологического маршрута изготовления КМОП-структуры. 5

1.2. Разработка масштабных эскизов n- и p-канальных транзисторов 11

1.3. Предварительный расчет порогового напряжения транзисторов с учетом их конструктивно-технологических параметров 14

1.4. Расчет зависимости порогового напряжения он концентрации примеси на поверхности полупроводника 16

1.5. Построение эскизов одномерных распределений примеси в вертикальных сечениях затвора и стока-истока. [3] 18

Заключение 20

Список использованных источников 21

Техническое задание

Целью данного курсового проекта является разработка и исследование технологического маршрута создания в составе КМОП- структуры n- и p- канальных МОП-транзисторов в соответствии с параметрами, заданными в техническом задании.

1. Подложка КДБ-10, концентрация примеси в подложке: N_п = 10¹⁵ см⁻³.

2. Концентрация примеси в n⁺-Si* затворе: N_з = 10²⁰ см⁻³.

3. Заряд электрона: e = 1,62·10⁻¹⁹ Кл.

4. Диэлектрическая постоянная: ε₀ = 8,85·10⁻¹⁴ Ф/см.

5. Относительная проницаемость Si: ε = 11,9.

6. Относительная проницаемость SiO₂: ε_d = 3,4.

7. Горизонтальные размеры структуры транзистора для моделирования кратны λ, как показано на рис. 1.1.

8. Вертикальные размеры структуры заданы в таблице 1.

9. Глубина залегания областей стока-истока должна находиться в диапазоне от λ до 2· λ.

10. Тип затвора: n+, p+.

11. Тип кармана: n, концентрация примеси в кармане N_карм = 2·10¹⁶ см⁻³.

12. Поверхностная концентрация N_ss= 3·10¹⁰ см^-2.

13. Тип изоляции: STI.

14. Основные параметры технологического базиса ES2_07 представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные параметры технологического базиса.

Технология	ES2_07
Длина канала L, мкм	0,7
Минимальный размер , мкм	0,4
	5
	0,8
	-1,1
	135
	47
	0,5
	14
	3

Указанные параметры МОП-транзисторов приведены на рис. 1.1 на примере n-канального транзистора с n⁺-затвором.

Рисунок 1.1 - Структура и основные размеры p-канального МОП-транзистора с n⁺-затвором и n-карманом

1. Разработка и исследование кмоп-структуры.

1. Разработка технологического маршрута изготовления кмоп-структуры.

Технологическим маршрутом изготовления КМОП-структуры является последовательность операций, выполненных при определенных условиях, результатом которых будут n- и p- канальные транзисторы, карман n-типа, изоляция и металлизация. В таблице 2 представлен технологический маршрут изготовления заданной вариантом структуры. [1]

Таблица 2 – Технологический маршрут изготовления КМОП-структуры.

№ п/п	Технологическая операция	Режим обработки	Примечание
1	Выбор подложки	КДБ-10 (N = 1015 см−3), кристаллографическая ориентация поверхности (100)
2	Окисление под нитрид кремния (Si3N4)	950 °С, 30 мин, О2 (примерно на 30-50 нм)	Примерно на 30-50 нм
3	Нанесение Si3N4		Толщина 150 нм
4	Фотолитография «Щелевая изоляция»
5	Травление Si3N4 и SiO2		Анизотропное, на всю толщину Si3N4
6	Травление Si		Анизотропное травление Si на глубину залегания кармана
7	Окисление	950 °С, 30 мин, О2
8	Имплантация B	E = 40 кэВ, D = 7·1013 см−2
9	Удаление фоторезиста
10	Отжиг p-охраны	1050 °С, 60 мин, нейтральная среда – N2
11	Нанесение SiO2
12	Химико-механическая полировка		До оксида
13	Удаление всего SiO2
14	Окисление	1000 °С, 30 мин, среда – О2.
15	Фотолитография «n-карман»
16	Ионная имплантация	P, 70 кэВ, см-2
17	Удаление фоторезиста
18	Окисление	1200 °С, 90 мин, О2
19	Отжиг	1200 °С, 90 мин, N2
20	Удаление всего SiO2
21	Окисление	1000 °С, 30 мин, среда – О2
22	Фотолитография «Подгонка порогового напряжения p-МОП-транзистора»
23	Имплантация P	E = 30 кэВ, D = 2·1012 см−2
24	Удаление фоторезиста
25	Фотолитография «Подгонка порогового напряжения n-МОП-транзистора»
26	Имплантация B	E = 30 кэВ, D = 2 · 1012 см−2
27	Удаление фоторезиста
28	Удаление SiO2 до Si
29	Окисление под затвор	40 мин, 900°С, O2	4 нм
30	Осаждение Si*		0,2 мкм
31	Фотолитография «n+-затвор»
32	Имплантация	P, кэВ, см-2
33	Удаление фоторезиста
34	Фотолитография «p+-затвор»
35	Имплантация	B, кэВ, см-2
36	Удаление фоторезиста
37	Фотолитография «затворы»
38	ПХТ Si* на всю толщину до оксида
39	Удаление фоторезиста
40	Фотолитография «n-LDD»
41	Имплантация As	E = 60 кэВ, D = 3·1013 см−2
42	Удаление фоторезиста
43	Фотолитография «p-LDD»
44	Имплантация BF2	E = 50 кэВ, D = 5·1013 см−2
45	Удаление фоторезиста
46	Создание оксидных спейсеров	нанесение SiO2 0,3 мкм
		травление SiO2 0,3 мкм	анизотропное
47	Окисление	850 °С, 20 мин, среда – O2
48	Фотолитография «n+-сток, исток, контакт к n-карману»
49	Ионная имплантация	P, 40 кэВ, см-2
50	Удаление фоторезиста
51	Фотолитография «p+-сток, исток, контакт к p-подложке»
52	Ионная имплантация	B, 35 кэВ, см-2
53	Удаление фоторезиста
54	Окисление	30 мин, 950°С, О2
55	Отжиг	30 мин, 900°С, N2
56	Нанесение межслойного диэлектрика
57	Фотолитография «Контактные окна»
58	ПХТ оксида
59	Удаление фоторезиста
60	Нанесение металла (Al-Si)
61	Фотолитография «Металлизация»
62	ПХТ алюминия на всю толщину + удаление Si-крошки
63	Удаление фоторезиста
64	Нанесение изолирующего слоя
65	Фотолитография «Контактные площадки»
66	ПХТ оксида кремния
67	Удаление фоторезиста

Маршрутная карта в виде последовательных модификаций поперечного сечения КМОП-структуры на этапах изготовления согласно приведенному выше технологическому маршруту показана на рисунках 1.2-1.10.

Рисунок 1.2 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №1-13 технологического маршрута)

Рисунок 1.3 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №14-17 технологического маршрута)

Рисунок 1.4 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №18-23 технологического маршрута)

Рисунок 1.5 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №24-41 технологического маршрута)

Рисунок 1.6 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №42-44 технологического маршрута)

Рисунок 1.7 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №45-49 технологического маршрута)

Рисунок 1.8 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №50-52 технологического маршрута)

Рисунок 1.9 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №53-64 технологического маршрута)

Рисунок 1.10 – Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (операции №65-67 технологического маршрута)