Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт электронной техники (технический университет)»
Факультет электроники и компьютерных технологий
Кафедра интегральной электроники и микросистем
Курсовой проект
по курсу «Маршруты БИС»
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА СОЗДАНИЯ N- И P-КАНАЛЬНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ В СОСТАВЕ КМОП-СТРУКТУРЫ С N+ ЗАТВОРОМ И N и P КАРМАНОМ
Выполнил: Чекамеев И.Г.
студент группы ЭКТ 44
Проверил: Поломошнов С.А.
Москва, 2012
Содержание
Техническое задание на курсовой проект 3
Разработка проекта полного технологического маршрута создания КМОП-структуры 4
Предварительные расчёты порогового напряжения транзисторов с учётом их конструктивно-технологических параметров 8
Расчёт зависимости порогового напряжения от концентрации примеси на поверхности полупроводника 11
Построение эскизов одномерных распределений примеси в вертикальных сечениях затвора и стока-истока 14
Техническое задание на курсовой проект
Разработать технологический маршрут создания n- и p-канальных МОП-транзисторов в составе КМОП-структуры, имеющих параметры, представленные в табл.1.
Таблица 1
Исходные данные кмоп-структуры
|
|
|
|
|
Тип затвора |
|
мкм |
Тип кармана |
|
|
|
|
|
|
|
|
n,p |
,
мкм
,
мкм
,
мкм
,
мкм
,
нм
,
мкм
,
|
|
|
|
|
Тип изоляции |
|
|
|
|
|
STI |
,
мкм
,
см−2
,
В
,
В
,
см−2
Для наглядности указанные параметры показаны на рис.1 на примере n-МОП-транзистора с n+-затвором и p-карманом.
Рис.1. Структура и основные размеры n-МОП-транзистора с n+затвором и p-карманом
Рис.1а. Структура и основные размеры p-МОП-транзистора с затвором и n-карманом
Разработка проекта полного технологического маршрута создания кмоп-структуры
Технологический маршрут изготовления КМОП-структуры представляет собой последовательность технологических операций, необходимых для формирования интегральных n- и p-канальных транзисторов, области изоляции и металлизации.
В соответствии с примером технического задания, приведенного выше, КМОП-структура содержит следующие элементы:
n-канальный МОП-транзистор с n+-Si*- затвором в p-кармане на p-подложке;
p-канальный МОП-транзистор с n+-Si*-затвором в n-кармане на p-подложке;
область щелевой изоляции (STI) между транзисторами;
металлизацию.
Выбор подложки: p-тип, КДБ-10 (N=1015см−3), кристаллографическая ориентация поверхности (100).
№ п/п |
Технологическая операция |
Режим обработки |
Примечание |
1 |
Создание щелевой изоляции (STI) между транзисторами: |
фотолитография «STI»
|
|
анизотропное травление Si на глубину залегания кармана
|
6-7 мкм
|
||
удаление фоторезиста
|
|
||
заполнение щели
|
с использованием SiO2
|
||
2 |
Создание n-кармана |
Окисление |
1000 °С, 30 мин
|
фотолитография «n-карман»
|
|
||
имплантация
|
P, E = 80 кэВ, D = 5·1012 см−2;
|
||
Удаление фоторезиста |
|
||
отжиг (разгонка) карманов
|
диффузия: 1200 °С, 30 мин, окисляющая среда – О2; диффузия: 1200 °С, 90 мин, нейтральная среда – N2;
|
||
Удаление всего SiO2 до Si.
|
|
||
3 |
Корректировка порогового напряжения МОП-транзисторов
|
окисление
|
1000 °С, 30 мин
|
фотолитография «Корректировка порогового напряжения n-МОП-транзистора»
|
|
||
имплантация:
|
B, E = 30 кэВ, D = 1·1012 см−2;
|
||
удаление фоторезиста
|
|
||
фотолитография «Корректировка порогового напряжения p-МОП-транзистора»;
|
|
||
имплантация
|
P, E = 30 кэВ, D = 1·1012 см−2;
|
||
удаление фоторезиста;
|
|
||
удаление всего SiO2 до Si.
|
|
||
4 |
Создание подзатворного SiO2 толщиной 100 нм:
|
|
|
900 °С, 30 мин, среда – O2. |
|||
5 |
Создание p+-Si*-заторов:
|
нанесение p+-поликремния: толщина 1 мкм
|
элемент B, концентрация – 1·1020 см−3;
|
фотолитография «Затворы»;
|
|
||
анизотропное травление поликремния на всю толщину до оксида;
|
|
||
удаление фоторезиста; |
|
||
6 |
Создание n- и p-LDD-областей:
|
фотолитография «n-LDD»;
|
|
имплантация
|
As, E = 60 кэВ, D = 3·1013 см−2;
|
||
удаление фоторезиста;
|
|
||
фотолитография «p-LDD»;
|
|
||
имплантация
|
BF2, E = 50 кэВ, D = 5·1013 см−2;
|
||
удаление фоторезиста.
|
|
||
7 |
Создание спейсеров
|
нанесение оксида |
0,5 мкм |
анизотропное травление оксида |
0,5 мкм |
||
Окисление |
850 °С, 20 мин, среда – O2 |
||
8 |
Создание n+- и p+-истоков и стоков транзисторов: |
Фотолитография "n+-сток, исток, контакт к n-карману"
|
|
Имплантация |
As, E = 60 кэВ, D = 5 · 1015 см−2 |
||
удаление фоторезиста
|
|
||
фотолитография «p+-сток, исток, контакт к p-карману (подложке)»;
|
|
||
имплантация
|
BF2, E = 50 кэВ, D = 4·1015 см−2;
|
||
удаление фоторезиста;
|
|
||
отжиг:
|
900 °С, 30 мин, O2 .
|
||
9 |
Осаждение изолирующего слоя и планаризация рельефа поверхности |
|
|
10 |
Создание контактных окон в изолирующем слое: |
Фотолитография "Контактные окна" |
|
анизотропное травление оксида до Si и Si*;
|
|
||
Удаление фоторезиста |
|
||
11 |
Создание металлической разводки |
нанесение алюминия;
|
|
фотолитография «Контакты»
|
|||
анизотропное травление алюминия на всю его толщину
|
|||
удаление фоторезиста. |
|||
12 |
Нанесение защитного изолирующего слоя. |
|
|
Маршрутная карта в виде последовательных модификаций поперечного сечения КМОП-структуры на этапах изготовления согласно приведенному выше технологическому маршруту показана на рисунках 1 – 10.
Рис.1. Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры (Создание карманов)
Рис.2. Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры
Рис.3. Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры
Рис.4. Эскиз поперечного сечения КМОП-структуры