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SAB 工艺技术
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-09-13 | 421 次浏览 | 分享到:

Salicde 工艺技术是利用金属与多晶硅和有源区硅反应,同时在多晶硅栅和有源区形成金属硅化物,它是自对准的工艺。虽然金属硅化物可以降低电路的串联电阻,但是金属硅化物对于 ESD 器件和较高阻抗的电阻是有害的,为了得到相同的电阻阻值,金属硅化物电阻比非金属硅化物电阻需要更多的面积,形成金属硅化物的ESD 器件会导致ESD 电流在器件表面流动,烧毁ESD 器件。图3-108所示为 ESD电流沿低阻的金属硅化物表面流动,造成发热烧毁器件。图3-109所示为在没有金属硅化物的区域,当ESD 电流沿有源区某个方向流动,造成该方向硅发热和电阻升高,ESD 电流会更倾向于流向电阻低的区域,所以 ESD电流会沿有源区各个方向均匀地流动,从而达到保护器件的目的。

为了得到高阻抗的有源区电阻、高阻抗的多晶硅电阻和高性能的ESD 器件,需要形成较高阻抗的非金属硅化物区域,通常把这些较高阻抗的区域称为 Non-Salicide 区域,把这些没有形成金属硅化物的器件称 Non-Salicide器件。为了形成 Non-Salicide 器件,需要利用金属只会与多晶硅和有源区硅反应而不会与介质层反应的特点,在进行Salicide 工艺流程前淀积一层介质层覆盖在 Non-Salicide 区域,防止这些区域形成 Salicide,这种为了形成 Non-Salicide 器件的技术称为自对准硅化物阻挡层技术(Self- Aligned Block,SAB),也可以称为电阻保护氧化层(Resist Protection Oxide,RPO)。SAB薄膜的材料包括富硅氧化物SRO(Sili-con Rich Oxide)、SiO2、SiON 和Si3N4。其中,SRO 薄膜的硅含量比常规的氧化硅薄膜大,SRO 的制备与常规氧化硅大致相同,都可以通过 PECVD 淀积,气体源是SiH4、O2和Ar。其中 SiH4 和O2的比率设置成高于形成常规氧化硅所用的比率,另外可以用Si2H6和 TEOS(四乙基硅烷)取代SiH4 ,也可以用N2O或者O3取代O2。淀积SiON 的气体源是SiH4 N2O和Ar,淀积Si3N4的 气体源是SiH4 N3H和 Ar。

为了得到 Non-Salicide 器件,需要在传统的 CMOS 工艺流程中增加一道 SAB工艺步骤。SAB的工艺流程包括利用 PECVD淀积硅化物例如SRO或者SiO2,还有SAB光刻处理(保留 Non-Saicade 区域光刻胶,去掉 Selicide 区域光刻胶),以及 SAB 刻蚀处理(去掉 Salicide区域的氧化硅,为下一步形成 Salicide 做准备)。SAB 刻蚀处理包括干法刻蚀和湿法刻蚀。

为什么SAB 刻蚀利用干法刻蚀和湿法刻蚀结合呢?因为干法刻蚀是利用带电离子浆轰击的方式去除氧化硅,它既包括物理的轰击也包括化学反应的过程,如果直接用干法刻蚀完全去除氧化硅会损伤衬底硅,导致最终形成的 Salicide 电阻偏高。而湿法刻蚀是利用化学反应去除氧化硅,不存在物理轰击,所以不会损伤衬底。但是干法刻蚀是各向异性刻蚀,它的刻蚀方向是垂直向下,它能很好地控制尺寸,而湿法刻蚀是各向同性刻蚀,湿法刻蚀横向刻蚀比较严重,不能控制刻蚀的方向,最终刻蚀得到的尺寸会与设计的图形存在偏差,另外横向刻蚀还会渗透到栅氧里面导致漏电,器件失效。所以SAB 刻蚀步骤需要干法刻蚀和湿法刻蚀结合。