Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Цимбалов Андрей Сергеевич

Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании
<
Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Цимбалов Андрей Сергеевич. Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании : диссертация ... кандидата технических наук : 05.27.01.- Москва, 2006.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/1804

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Современное состояние разработки транзисторного модуля производства интегральных КМОП схем 11

1.1. Современное состояние КМОП технологии, перспективы дальнейшего развития 11

1.2. Стандартный технологический процесс изготовления транзисторного модуля КМОП ИМС с проектными нормами 0.3 5 мкм 16

1.3. Преимущества и недостатки использования в технологическом процессе кластерного оборудования 18

1.4. Роль приборно-технологического моделирования при разработке и оптимизации технологии 28

1.5. Выводы и постановка задачи 31

ГЛАВА 2. Анализ базового технологического маршрута 34

2.1. Общая характеристика базового технологического маршрута 34

2.2. Формирование модуля мелко-щелевой изоляции 37

2.3. Формирование транзисторного модуля 43

2.4. Формирование модуля металлизации 52

2.5. Выводы 60

ГЛАВА 3. Разработка модели технологического маршрута получения транзисторов с минимальными нормами 0.35 мкм 61

3.1 Настройка и адаптация программ приборно-технологического моделирования 61

3.2. Проведение интеграции технологических процессов при помощи приборно-технологического моделирования 72

3.3. Выводы

ГЛАВА 4. Исследование влияния ключевых технологических параметров на электрофизические характеристики транзисторов 77

4.1 Исследование влияния параметров имплантации ретроградных карманов на значения тока насыщения и порогового напряжения 77

4.2 Исследование влияния параметров блока затворов на значения тока насыщения, порогового напряжения и напряжения пробоя транзистора 85

4.3. Исследование влияния параметров имплантации LDD на значения тока насыщения, тока в подложку и напряжения пробоя транзистора ...90

4.4. Исследование влияния параметров имплантации и отжига сток-истоковых областей на значение тока насыщения 100

4.5. Выводы 105

ГЛАВА 5. Экспериментальная разработка блока затворов 106

5.1. Исследование влияния положения уровня окисла в канавке около

края островка на электрофизические параметры транзистора 106

5.2. Определение максимально допустимого превышения толщины окисла над островком для качественного выполнения операции травления слоя затворов 113

5.3. Разработка процесса фотолитографии слоя затворов для предотвращения сужения краев шин затворов 116

5.4. Выводы 119

ГЛАВА 6. Результаты оптимизации и изготовления транзисторов по разработанному технологическому маршруту 121

6.1. Получение при помощи приборно-технологического моделирования полиномиальных моделей для основных электрофизических параметров 121

6.2. Определение допусков на наиболее сильно влияющие технологические параметры по заданным допустимым диапазонам изменения электрофизических характеристик 125

6.3. Определение чувствительности основных электрических параметров к разбросу значений технологических параметров 128

6.4. Оптимизированный технологический маршрут транзисторного модуля с указанием основных параметров ключевых операций 132

6.5. Проведение сравнения расчетных и экспериментальных значений электрофизических параметров транзисторов со спецификацией 134

6.6. Результаты изготовления микросхем по разработанному технологическому маршруту 138

6.7. Выводы 143

Заключение 144

Список использованной литературы 146

Введение к работе

Диссертационная работа посвящена исследованию и разработке конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкм под заданный комплект кластерного технологического и контрольно-измерительного оборудования.

Актуальность работы. В настоящее время микроэлектроника по-прежнему остается катализатором научно-технического прогресса для всех важнейших отраслей народного хозяйства, а уровень развития и объемы производства ее основных изделий - интегральных микросхем (ИМС) (integrated circuits, microcircuits) во многом определяет культурный, экономический и оборонный потенциалы страны. Недаром современная яркая и наглядная классификация научно и технически развитой страны определяет ее как страну, способную массово производить мощные персональные компьютеры и компьютерные системы (станции) на собственных (изготовленных в стране) ИМС [1]. Поэтому технология ИМС составляет государственную ценность и ее "ноу-хау" оберегают от копирования и воспроизведения в других странах.

КМОП технология в настоящее время является доминирующей технологией производства ИМС и будет сохранять свои лидирующие позиции, по крайней мере, еще ближайшие 10 лет. Большая часть усовершенствования микросхем происходит вследствие масштабирования размеров МОП транзистора. Однако, начиная с уровня технологии 0.25 мкм и ниже, становится невозможно использовать классическую технологию изготовления КМОП схем, поэтому технология с проектными нормами 0.5 - 0.35 мкм является переходной между традиционной технологией и субмикронной. При этом данная технология позволяет достигнуть высокого уровня интеграции, не требуя при этом принципиальных изменений в технологии.

Стандартный технологический процесс изготовления КМОП ИМС с проектными нормами 0.35 мкм включает в себя формирование межэлементной (LOCOS) изоляции, формирование п- и р-транзисторов, формирование металлической разводки. Данный технологический процесс реализуется на оборудовании, рассчитанном для проведения технологических операций одновременно над партиями пластин (25 шт. и более).

Транзисторный модуль (набор операций, приводящий к формированию на пластине п- и р-канальных транзисторов) является ключевой частью технологического маршрута производства КМОП СБИС, т.к. электрофизические характеристики транзисторов определяют наиболее значимые показатели микросхемы.

Одним из определяющих требований производства специализированных СБИС является сокращение "времени создания микросхемы", одновременно с этим происходит возрастание номенклатуры микросхем. Для успешного решения данных задач используются мелкосерийные производства с ограниченным набором кластерного оборудования. Такие производства требуют минимальных капитальных вложений, но способны производить широкую номенклатуру специализированных СБИС.

Однако, использование кластерного оборудования по всему технологическому маршруту, а также отсутствие в наборе технологического оборудования установки для выполнения осаждения нитрида кремния, диффузионной печи, установки для выполнения стандартных (для серийных предприятий) химических обработок не позволяет реализовать классический, с точки зрения мировой практики, процесс создания транзисторного модуля.

Отсутствие в мировой практике технологических маршрутов с проектными нормами 0.35 мкм, реализованных с подобными отклонениями от классического варианта, ставит задачу разработки и оптимизации транзисторного модуля, а также исследования влияния ключевых структурообразующих операций на электрофизические характеристики транзисторного модуля.

При этом в качестве важнейшего фактора снижения сложности и времени разработки модуля рассматривается приборно-технологическое моделирование как отдельных операций, так и полного технологического маршрута модуля.

Таким образом, проблема разработки и исследования конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля, реализуемого на подобном наборе оборудования, является актуальной как в практическом, так и в теоретическом отношении.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование и

разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления интегральных КМОП схем с 0.35 мкм проектными нормами в соответствии с конструктивно-топологическими правилами и электрическими требованиями и под заданный комплект кластерного технологического и контрольно-измерительного оборудования.

Задачи работы. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

  1. анализ технологического маршрута изготовления транзисторного модуля на кластерном технологическом оборудовании с целью определения критичных операций и блоков операций;

  2. разработка модели технологического маршрута получения транзисторов с минимальными нормами 0.35 мкм при помощи программ приборно-технологического моделирования;

  3. исследование влияния критичных параметров технологического маршрута на электрофизические параметры транзистора при помощи экспериментальных работ и приборно-технологического моделирования;

  1. проведение оптимизации критичных технологических процессов формирования транзисторного модуля при помощи приборно-технологического моделирования;

5. изготовление транзисторов по оптимизированному технологическому маршруту и анализ полученных экспериментальных электрофизических характеристик.

Научная новизна работы. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

  1. исследовано влияние ключевых технологических параметров транзисторного модуля на электрофизические характеристики транзисторов.

  2. разработана методика оптимизации ключевых технологических параметров транзисторного модуля, основанная на использовании процессных окон.

  3. проведен анализ программного пакета приборно-технологического моделирования ТМА и разработана модель технологического маршрута получения транзисторов с минимальными нормами 0.35 мкм.

Практическая значимость работы. Разработан технологический процесс изготовления транзисторного модуля КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкм под заданный нестандартный комплект кластерного технологического и контрольно-измерительного оборудования и с его помощью изготовлены работоспособные КМОП транзисторы с заданными спецификацией характеристиками. Разработанный технологический процесс позволяет мелкосерийно (1-5 пластин в партии) производить широкую номенклатуру специализированных СБИС за короткий промежуток времени (~ 3 суток).

Внедрение результатов работы. Разработанный в диссертационной работе технологический процесс изготовления транзисторного модуля используется в базовых технологических маршрутах КМОП схем на производственной линии НИИСИ РАН и обеспечивает выход годных микросхем по технологии 0.35 мкм ~ 40%. Основные результаты работы адаптируются под технологию с проектными нормами 0.5 мкм (с выходом годных ~ 80%), что было успешно сделано при изготовлении микросхем ТАВРИЯ, ТРИЛЛЕР, 1В812.

На защиту выносятся:

  1. полученные в результате исследований зависимости электрофизических характеристик транзистора (ток насыщения, пороговое напряжение, пробивное напряжение и ток подложки) от параметров ключевых операций технологического маршрута.

  2. разработанные режимы критичных технологических операций, обеспечивающие электрофизические характеристики транзисторов в заданных диапазонах изменения.

  3. модель технологического маршрута для отработки технологических операций получения интегральных транзисторных структур с минимальными размерами 0.35 мкм.

  4. методика оптимизации ключевых технологических параметров транзисторного модуля.

  5. технологический маршрут транзисторного модуля, включая режимы операций, с проектными нормами 0.35 мкм, рассчитанный под заданный комплект кластерного технологического и контрольно-измерительного оборудования.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях: Российская научная конференция "Радиационная стойкость электронных систем — Стойкость 1999" (Лыткарино, 1999); Конференция "Молодежь и наука" - Научная сессия МИФИ - 99 (Москва, 1999); Российская научная конференция "Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость 2000" (Лыткарино, 2000); Конференция "Молодежь и наука" - Научная сессия МИФИ - 2000 (Москва, 1999); Международная научная конференция "International Nuclear and Space Radiation Effects Conference" (Невада, США, 2001); Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем -2005" (Москва, 2005).

Публикации., По теме исследований опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 44 наименования. Содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста, иллюстрированного 78 рисунками и 19 таблицами к основному тексту.

Преимущества и недостатки использования в технологическом процессе кластерного оборудования

Однако ряд физических явлений и механизмов [5-13], возникающих в МОП транзисторе, начиная с уровня технологии 0.25 мкм и ниже, не позволяет использовать классическую технологию изготовления КМОП схем. Проблемы, возникающие в транзисторе, могут быть разделены на несколько групп:

Проблемы, связанные с увеличением напряженности электрического надежность окисла; время-зависимый пробой диэлектрика (TDDB) строго зависит от толщины окисла, напряжения питания и самой технологии (плотность распределения и размер дефектов); надежностные проблемы, вызванные эффектами горячих носителей в кремнии: лавинное умножение носителей, лавинный пробой и инжекция горячих носителей в окисел; снижение подвижности, вызванное сильным полем, перпендикулярным границе раздела Si/SI02 и сильным полем, параллельным границе раздела Si/Si02 (время движения увеличивается и ток стока снижается, вызывая ухудшение рабочих характеристик прибора); надежностные проблемы и ток утечки, вызванные туннелированием через подзатворный окисел. 2. Увеличение сопротивления контактов и шин металлизации. 3. Электромиграция в контактах и в шинах металлизации. Контакты и шины должны иметь низкое сопротивление и быть высоконадежными. Для электромиграции среднее время наработки на отказ подчиняется закону J"n, где п=1 при низкой и п=3 при высокой плотности тока J. 4. Отказы, вызываемые воздействием радиации. По мере уменьшения размеров общий заряд в приборе снижается пропорционально квадратному корню. Ниже некоторого критического заряда вероятность отказа вследствие радиации резко увеличивается. 5. Проблемы, связанные с распределением потенциала и заряда: снижение потенциального барьера на истоке, индуцированное напряжением на стоке (DIBL - эффект); снижение порогового напряжения вследствие эффекта разделения заряда; эффект смыкания; действие паразитного биполярного транзистора (между истоком, подложкой и стоком); по мере уменьшения эффективной длины канала это напряжение пробоя снижается, потому что диффузионная длина носителей не изменяется; неравномерность порогового напряжения по пластине; чувствительность к параметрам процесса и флуктуациям к распределениям примеси. сопротивление мелких переходов; эффект обеднения поликремневого затвора. 6. Статистические отклонения увеличиваются со снижением размеров; увеличивается важность пространственных отклонений в концентрации примеси. Таким образом, технология с проектными нормами 0.5 - 0.35 мкм является переходной между традиционной технологией и субмикронной. В тоже время микросхемы, спроектированные по проектным нормам 0.35 мкм, позволяют достигнуть высокого уровня интеграции, не требуя при этом принципиальных изменений технологии. Также необходимо отметить, что надежностные характеристики данной технологии гораздо более изучены, чем характеристики технологии 0.25 мкм и ниже (например, в США в военных применениях не используются микросхемы с проектными нормами менее 0.5 мкм.). 1.2. Стандартный технологический процесс изготовления транзисторного модуля КМОП ИМС с проектными нормами 0.35 мкм Стандартный технологический процесс изготовления КМОП ИМС включает в себя формирование межэлементной (LOCOS) изоляции (создается при помощи диффузионного окисления кремния через маску нитрида кремния), формирование п- и р-транзисторов, формирование металлической разводки. Формирование п- и р-транзисторов осуществляется в следующей п оследо в ательн о сти: выполняются имплантации п- и р-карманов с использованием соответствующих фотолитографических (ФЛ) масок с последующей активацией и разгонкой карманов; проводится подзатворное диффузионное окисление, осаждение поликремния и травление поликремния по соответствующей ФЛ маске затворов; выполняются имплантации п- и p-LDD - областей с использованием соответствующих ФЛ масок; проводится формирование пристеночного окисла; выполняются имплантации п- и p-S/D-областей с использованием соответствующих ФЛ масок с последующей активацией и разгонкой S/D-областей.

Проведение интеграции технологических процессов при помощи приборно-технологического моделирования

Для оптимального формирования активных областей учитывалась взаимосвязь параметров подложки (эпитаксиальной пленки) и характеристик п-и р-карманов. С учетом свойств имеющегося оборудования проводилась оптимизация технологических режимов операций, входящих в блок формирования активных областей п- и р-типа, с целью получения «карманов» с симметричными профилями распределения примеси, обеспечивающими значения пороговых напряжений 0,5 ] - 0,8 В и устойчивыми к разбросу топологических размеров.

С учетом субмикронных норм были разработаны варианты «охранных» структур на основе мелкощелевой изоляции. Исследовались возможности легирования для получения оптимального соотношения между дозами примеси, проходящими в область кармана и в «охранную» область для бора и фосфора. Проведено моделирование паразитного транзистора в охранной области под дном канавки между островками разных типов. Канал паразитного п-канального транзистора между n-истоком и соседним n-карманом образуется под поликремниевым затвором. Аналогичным образом между р-истоком и р-карманом возникает паразитный р-канальный транзистор. Для того, чтобы удержать пороговое напряжение паразитных транзисторов на достаточно большом уровне, необходимо подобрать приемлемые дозы стоп-имплантации. В результате моделирования получено, что для обеспечения требуемых профилей распределения примеси под дном щели можно проводить только р-канальную стоп-имплантацию фосфора со следующими значениями дозы и энергии: Е=30 кэВ, D=2 1013 см"2. При выбранных значениях дозы и энергии стоп-имплантации обеспечивается достаточный запас надежности мелкощелевой изоляции по пробивному напряжению на периферии и в донной части щелевой области.

Качество исследуемых изолирующих структур оценивалось также с учетом анализа характеристик паразитного биполярного p-n-р транзистора, возникающего при формировании базовой КМОП структуры. Расчет электрических характеристик такого паразитного транзистора позволил определить минимальную глубину п-кармана, при которой не происходит смыкание областей пространственного заряда, и тем самым оптимизировать характеристики кармана.

Первоначально для получения необходимой глубины кармана планировалось проводить длительную (5 мин.) разгонку кармана при максимальной температуре (1100 С) в камере RTP на установке CENTURA НТ POLY SYSTEM (провести имплантацию на большую глубину не позволяют технические характеристики оборудования PRECISION IMPLANT xR 120). Исходя из нежелательности для оборудования работы на максимальных режимах, одной из задач моделирования был поиск оптимальных концентрационных профилей п- и р-кармана для либо существенного снижения времени и температуры разгонки "карманов", либо исключения операции разгонки из маршрута и проведение активации примеси на этапе подзатворного окисления.

В результате оптимизации концентрационных профилей п- и р-кармана удалось добиться подавления эффекта защелки тиристорной структуры на более "мелком" кармане без проведения отдельной разгонки карманов. При этом характеристики транзисторов находятся в нормативных границах спецификации. Проводилось исследование влияния параметров третьей низкоэнергетичной имплантации кармана на значения тока насыщения и порогового напряжения транзистора.

Транзисторы с однородным распределением примеси имеют низкое значение коэффициента влияния подложки из-за большой ширины области обеднения. Значение коэффициента влияния подложки для транзисторов со ступенчатым распределением вдвое больше, т.к. ширина области обеднения у него вдвое меньше. Характеристики транзистора с ретроградным карманом зависят от реального распределения примеси в области канала и являются промежуточными между соответствующими значениями для однородного и ступенчатого распределения. Поэтому аналитическое исследование взаимосвязи параметров физической структуры и характеристик транзистора с ретроградным карманом осуществляется путем сравнения с транзистором, имеющим однородное или ступенчатое распределение примеси в области канала [39]. Для порогового напряжения длинноканального транзистора с однородным распределением примеси в области канала справедливо выражение

Соответствующие характеристики транзистора с ретроградным карманом являются промежуточными между соотношениями для однородного и ступенчатого кармана [40]. Выражение для порогового напряжения в короткоканальной области с учетом его зависимости от длины канала La, и напряжения на стоке Vds получены в эмпирической форме.

Исследование влияния параметров имплантации LDD на значения тока насыщения, тока в подложку и напряжения пробоя транзистора

Исходной структурой перед формированием блока затворов является структура, схематически изображенная в главе 2 на рис. 2.7. Значение толщины окисла в канавке непосредственно около края островка оказывает значительное влияние на характеристики транзистора.

Опускание верхнего уровня окисла в канавке непосредственно около края островка ниже поверхности этого островка (см. рис. 5.1) приводит к резкому увеличению значений тока утечки п-канального транзистора.

Причиной увеличения значений параметра 1„гг п-каналыюго транзистора является образование канала на краю островка (эффект, известный в иностранной литературе, как reverse narrow channel effect) вследствие опускания окисла в канавке. Т.о. вскрывается паразитный боковой транзистор (расположенный вдоль канала основного транзистора на верхней кромке активного островка), имеющий меньшее пороговое напряжение по сравнению с поверхностным транзистором, что приводит к значительному увеличению токов утечки и снижению эффективного пробивного напряжения транзистора, расположенного на этом островке. Также уменьшается расстояние от границы силицида стока и рп-переходом стока на боковой поверхности островка, что может приводить к увеличению токов утечки сток-карман. На рис. 5.2 показаны экспериментальные вольтамперные характеристики транзистора для 3-х кристаллов, отличающихся значением толщины окисла в канавке. Па рис. 5.3 показано схематическое (упрощенное) изображение поперечного сечения пластины после формирования блока затворов для зависимостей 1 и 3, приведенных на рис. 5.2.

К опусканию окисла, прежде всего, приводит значительный разброс значений толщины окисла по пластине после проведения химико-механической полировки на этапе формирования мелко-щелевой изоляции. Это не даёт возможности одновременного вскрытия окисла над буферным поликремнием (что необходимо для удаления поликремния на последующих операциях) и сохранения уровня окисла в канавке выше уровня, при котором транзистор имеет расчётные характеристики (0.45 мкм + технологический запас 0.02 мкм). На рис. 5.4 представлена типичная фотография пластины в поперечном сечении с недоудаленным буферным поликремнием по причине не вскрытия над ним окисла. Разброс толщины окисла в основном обусловлен: а) неравномерностью плотности топологического рисунка, приводящей к разновысотности (глобальная ступенька равная 0.1 мкм и выше) окисла в пределах кристалла; б) процессной неравномерностью химико-механической полировки («12%, За , от толщины сполированного окисла).

Необходимо заметить, что существует вероятность локального опускания окисла в процессе обработки непосредственно вблизи края островка. На рис. 5.5 показано поперечное сечение пластины с существенным опусканием окисла у края островка. При проведении моделирования исследовалась возможность уменьшения токов утечки с помощью легирования бором (для транзистора n-типа) и фосфором (для транзистора р-типа) боковой стенки активного островка для увеличения концентрации примеси в области бокового транзистора, что приведёт к увеличению порогового напряжения этого транзистора и уменьшению протекающих через него токов. Легирование примеси должно проводится при максимально допустимом угле между нормалью пластины и ионным пучком, в четыре стороны активного островка. Учитывая, что выше указанный угол равен 7 , а угол между боковой стенкой островка и его основанием равен и 83, угол имплантации будет равен « 14 (7 + 90 - 83 ) и эффективность имплантации будет составлять » 24% от дозы имплантации (количество примеси, попадающей в боковую стенку островка).

Определение максимально допустимого превышения толщины окисла над островком для качественного выполнения операции травления слоя затворов

В данной главе проведен анализ чувствительности приборных характеристик к разбросу технологических параметров при случайных нарушениях технологии для наиболее важных операций маршрута, непосредственно влияющих на рабочие характеристики транзистора. Были определены допуска на наиболее сильно влияющие технологические параметры по заданным допустимым диапазонам изменения электрофизических характеристик (т.е. получены процессные окна). Также была определена чувствительность основных электрических параметров к разбросу технологических параметров, обусловленному погрешностью оборудования.

Получен оптимальный ряд технологических параметров, которые позволяют достигнуть требуемого значения выходных характеристик и в тоже время обеспечить стабильность технологии. Представлены результаты оптимизации технологического маршрута транзисторного модуля. Получено хорошее совпадение значений электрофизических характеристик, полученных в результате экспериментальных работ и приборно-технологического моделирования, с целевыми значениями спецификации. Также приводятся результаты изготовления по разработанному маршруту микросхем с проектными нормами 0.35 — 0.5 мкм. Полученный высокий уровень годных говорит о возможности внедрения данного технологического процесса в производство. С целью использования транзисторного модуля в базовом технологическом процессе изготовления интегральных КМОП схем с 0.35 мкм проектными нормами в соответствии с конструктивно-топологическими правилами и электрическими спецификациями и под определенное кластерное технологическое и контрольно-измерительное оборудование в результате проведенной научной работы: 1. Установлены ключевые параметры технологического маршрута, разработан транзисторный модуль КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкм для изготовления на кластерном технологическом оборудовании и с его похмощыо изготовлены работоспособные КМОП транзисторы с заданными спецификацией характеристиками. 2. Разработаны модели технологического маршрута получения транзисторов с минимальными нормами 0.35 мкм при помощи программ приборно-технологического моделирования. 3. Получены и объяснены зависимости порогового напряжения и тока насыщения от дозы и энергии третьей низкоэнергетичной имплантации кармана. 4. Проведено исследование зависимости электрофизических характеристик транзистора от положения верхнего уровня окисла в канавке около края островка относительно поверхности этого островка; установлены и объяснены требования к значению превышения толщины окисла в канавке около края островка. 5. Разработан процесс формирования затворов транзисторов при помощи В ARC и топологических корректирующих элементов. 6. Получены и объяснены зависимости порогового напряжения и тока насыщения от толщины подзатворного окисла и длины затвора транзистора. 145 7. Получены и объяснены зависимости напряжения пробоя, тока насыщения и тока в подложку от дозы и энергии имплантации LDD, 8. Проведено исследование влияния параметров имплантации LDD на лавинный и биполярный пробой транзистора, исследовано влияние напряжения на затворе на пробой по биполярному транзистору. 9. Получена и объяснена зависимость тока насыщения от дозы и энергии имплантации S/D; времени и температуры отжига S/D-областей. 10.Определены допуска на наиболее сильно влияющие технологические параметры по заданным допустимым диапазонам изменения электрофизических характеристик (т.е. получены процессные окна). 11.Проведен анализ чувствительности приборных характеристик к разбросу технологических параметров при случайных нарушениях технологии для наиболее важных операций маршрута, непосредственно влияющих на рабочие характеристики транзистора; 12.Определены оптимальные значения технологических параметров (режимы операций), которые позволяют достигнуть требуемого значения выходных характеристик и, в тоже время, обеспечить стабильность технологии.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы для постановки технологии на микроэлектронном производстве НИИСИ РАН, а также при выполнении госбюджетных НИР и ОКР. Полученные результаты исследований могут использоваться при работе на подобных технологических линиях. Основные результаты работы адаптируются под технологию с проектными нормами 0.5 мкм, что было успешно сделано при изготовлении микросхем ТАВРИЯ, ТРИЛЛЕР, 1В812.

Похожие диссертации на Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания транзисторного модуля для изготовления КМОП схем с проектными нормами 0.35 мкн на кластерном технологическом оборудовании