集成電路工藝原理期末論文

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1、期末考試特殊考試方式電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院集成電路工藝原理期末成績考核報告姓名：學(xué)號：第26頁共26頁1)在離子注入工藝中,有一道工藝是”溝道器件輕摻雜源(漏)區(qū)”,其目的是減小電場峰植和熱電子效應(yīng)!請詳盡解釋其原理?！?0分】對于一定溝道摻雜濃度的Mos器件而言,當溝道長度減小、源漏結(jié)的耗盡寬度可與溝道長度相比擬時(溝道長度達到亞微米),溝道中的電位分布由橫向電場凡和縱向電場凡同時控制,因此電位分布是兩維的,長溝道近似(即Ex>>Ey)不再有效。由于這種短溝道效應(yīng)而引起的兩維電位分布會引起閡值電壓降低且與溝道長度和漏壓有關(guān),源漏發(fā)生穿通而使源漏擊穿電壓下降,亞閡值

2、電流增大,在飽和區(qū),電流無法飽和。當電場增加時,溝道遷移率變小并且變得與電場強度有關(guān),最后,載流子速度達過飽和。當電場進一步增加時漏區(qū)附近產(chǎn)生載流子多次再生效應(yīng),產(chǎn)生熱載流子,使襯底電流增加和產(chǎn)生寄生的雙極晶體管效應(yīng).高電場也使熱載流子向柵氧化層中注入,導(dǎo)至氧化層陷阱電荷和界而陷阱電荷增加,亞闡值電壓漂移,亞閨值電流增加,跨導(dǎo)退化。因為這些短溝道效應(yīng),使器件性能變壞,可靠性下降,甚至不能正常工作。所以,要研制短溝道器件,就必須消除或減小這些效應(yīng),使短溝道器件具有高速、低功耗、高密度的優(yōu)點。為減小上述效應(yīng),從原理上看,就要減小漏端電場當然,減小工作電壓也可以減小漏

3、端電場,但工作電壓不能等比例下降.因此,只有改變器件的結(jié)構(gòu),使漏端電場下降以抑制短溝道效應(yīng)。輕摻雜漏區(qū)（LDD）結(jié)構(gòu)用柵作為掩膜中低劑量在柵下緊貼溝道區(qū)邊緣注入形成（n-或p-注入），隨后是大劑量的源漏注入（n+或p+注入）。源漏注入用柵氧化物側(cè)墻作為掩膜。在高濃度源漏區(qū)和低濃度溝道區(qū)之間形成漸變的濃度梯度，使本體的+n漏區(qū)離開高場區(qū),有效的減小了漏端電場的峰值，減少了熱載流子，解決了短溝道效應(yīng)這一難題。2)在電極形成工藝中,用到金屬Ti,請詳盡說明金屬Ti的相關(guān)工藝,以及金屬Ti在相關(guān)電極結(jié)構(gòu)中的作用?！?0分】1、雙輝等離子表面冶金Ti-Cu阻燃合金的制備工

4、藝?利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)，在Ti-6Al-4V的表面滲入Cu元素，在其表面形成Ti-Cu阻燃合金層。合適的工藝參數(shù)為：870C°滲銅3.5h，滲層厚度可達到200um以上。阻燃合金層的成分呈梯度分布，顯微組織為基體組織加彌散分布的Ti2Cu金屬間化合物。?2、電化學(xué)還原TiO2制備金屬鈦的工藝?采用熔鹽電解法，在900C°熔鹽CaCl2中以燒結(jié)TiO2為陰極，石墨棒為陽極制備出金屬鈦。?3、鈦及鈦合金熔煉技術(shù)工藝?工業(yè)化生產(chǎn)中最有歷史的并且最常用的鈦熔煉設(shè)備是VAR爐（真空電弧熔煉爐），今年來發(fā)展最快的是電子束冷床熔煉爐和等離子束冷床熔煉爐，首先是用電子束

5、，然后是離子束，隨后該技術(shù)快速發(fā)展并加入到了過去由VAR熔煉主導(dǎo)的工業(yè)領(lǐng)域中。??金屬鈦在電路中的作用：?鈦金屬在CMOS制作過程的接觸形成工藝中可以使硅和隨后淀積的導(dǎo)電材料更加緊密地結(jié)合起來。鈦的電阻很低，同時能夠與硅發(fā)生充分反應(yīng)。當溫度大于700C°時，鈦跟硅發(fā)生反應(yīng)生成鈦的硅化物。鈦和二氧化硅不發(fā)生反應(yīng)，因此這兩種物質(zhì)不會發(fā)生化學(xué)的鍵合或者物理聚合。因此鈦能夠輕易的從二氧化硅表面除去，而不需要額外掩膜。鈦的硅化物在所有有源硅的表面保留了下來。?1、?金屬鈦淀積：一薄阻擋層金屬鈦襯墊于局部互連溝道的底部和側(cè)壁上。這一層鈦充當了鎢與二氧化硅間的粘合劑。?2、?

6、氮化鈦淀積：氮化鈦立即淀積于鈦金屬層的表面充當金屬鎢的擴散阻擋層。第26頁共26頁3)在超大規(guī)模集成電路刻蝕工藝中,會出現(xiàn)側(cè)壁的橫向鉆刻現(xiàn)象,如何在工藝中改善此現(xiàn)象。【10分】理想的光刻以后的蝕刻工藝希望是單方向、垂直向下的，即希望它是各向異性的。但實際的蝕刻都不僅僅是單向的；還有橫向腐蝕。由于刻蝕的各向同性，導(dǎo)致在刻蝕中側(cè)壁會出現(xiàn)橫向鉆刻的現(xiàn)象。為了改善這種現(xiàn)象我們可以采取以下措施：圖3-1硅的各向異性刻蝕1.在濕法（化學(xué)）刻蝕的時候，我們選擇的化學(xué)腐蝕劑應(yīng)該對某個晶面的腐蝕速率與其它晶面存在明顯的差異；即具有明顯的各向異性腐蝕性能，例如，一種由水與乙烯二胺臨

7、苯二酚（EDA：ethylenediaminepyrocatechol）組成的腐蝕液，在100℃下在垂直于硅的<100>，<110>和<111>晶面方向的腐蝕速率分別是50:30:3（mμ/h）。這樣，由于<111>的晶面法線方向的腐蝕速率特別低，由各向異性腐蝕結(jié)果，（假設(shè)腐蝕出的孔腔的邊界就是<111>的晶面，襯底是<110>晶面）如圖3-1所示,則獲得很好的垂直向下的蝕刻結(jié)構(gòu)。同時在腐蝕反應(yīng)之后的產(chǎn)物應(yīng)該能夠溶解于反應(yīng)溶液里，能輕易的被帶走，而不以不溶粒子的形式停留在溝道里，損壞側(cè)壁形成橫向鉆刻。2.除了用溶液刻蝕，還可以用氣體腐蝕劑的化學(xué)反應(yīng)來進行刻蝕（氣

8、相刻蝕）。同時要求反應(yīng)生