【半导体先进工艺制程技术系列】SOI技术（下）

半导体先进工艺制程技术系列之SOI技术部分内容。包括SOI技术简介、SIMOX技术、BESOI技术、Smart-Cut技术、PD-SOI技术、翘曲效应、寄生双极晶体管效应、自加热效应、体接触、FD-SOI工艺流程。

粉色挖掘机

5055人浏览 · 2022-06-09 11:32:15

粉色挖掘机 · 2022-06-09 11:32:15 发布

SOI技术简介、SIMOX技术、BESOI技术、Smart-Cut技术详见：《【半导体先进工艺制程技术系列】SOI技术（上）》

PD-SOI技术、翘曲效应、寄生双极晶体管效应、自加热效应、体接触详见：《【半导体先进工艺制程技术系列】SOI技术（中）》

FD-SOI工艺技术

PD-SOI不但存在浮体效应，并且随着SOI工艺技术发展到纳米级，PD-SOI器件的短沟道效应变得越来越严重，而对于FD-SOI器件，当器件工作在饱和区时，硅薄膜是全耗尽的，源和体之间的势垒很小，空穴很容易在源区被复合而不发生累积，所以浮体效应对FD-SOI器件的影响非常小，另外FD-SOI器件源漏极很薄的结深可以减小源漏极耗尽层横向扩散的宽度，从而有效的抑制短沟道效应，FD-SOI器件被广泛应用于纳米级工艺。

FD-SOI除了可以改善浮体效应和短沟道效应外，还具有许多其他方面的优点，包括具有独特的背面偏置能力，低的电源电压（最小的电源电压接近阈值电压，可以达到0.4V），低的漏电流，低的寄生电容，强的抵御辐射的能力，强的晶体管匹配特性和高的器件工作速度等。这些优点使FD-SOI被应用在智能手机处理器、自动驾驶芯片、物联网芯片、通讯收发器和汽车电子等应用。

FD-SOI工艺流程

FD-SOI的工艺技术与MOSFET平面工艺制程是兼容的，FD-SOI的工艺技术的前段工艺制程采用了先栅HKMG和应变硅技术，后段依然是大马士革结构的铜制程。

1.SOI衬底制备。

2.淀积SiO2和Si3N4，并通过光刻和刻蚀形成STI；

3.通过HDP CVD淀积SiO2，然后通过CMP平坦化；

4.去除SiO2和Si3N4，并通过光刻和离子注入形成NW和PW；

5.通过光刻和刻蚀，去除NW和PW接触的氧化埋层；

6.通过选择性外延生长PW和NW的接触区；

7.淀积SiON，HfSiON，La2O3和TiN金属覆盖层；

8.通过光刻和刻蚀去除PMOS区域的栅介质层；

9.淀积SiON，HfSiON，Al2O3和TiN金属覆盖层，并通过光刻和刻蚀去除NMOS区域二次淀积的栅介质层；

10.淀积多晶硅栅极。

11.通过LPCVD淀积SiO2和SiON硬掩膜版层；

12.通过光刻和刻蚀形成硬掩膜版层；

13.通过刻蚀形成栅极；

14.淀积SiO2和Si3N4，并通过刻蚀形成隔离侧墙；

15.通过光刻和离子注入形成LDD结构；

16.淀积SiO2，Si3N4和SiO2，并通过刻蚀形成第二重隔离侧墙；

17.利用LPCVD淀积一层的SiO2氧化层，作为SiGe外延生长的阻挡层；

18.通过光刻和刻蚀，去除NMOS区域的SiO2氧化层。再通过选择性回刻技术刻蚀硅衬底，在n有源区形成凹槽；

19.通过外延生长形成应变硅材料SiC的n型有源区；

20.利用LPCVD淀积一层的SiO2氧化层，作为SiGe外延生长的阻挡层；

21.通过光刻和刻蚀，去除PMOS区域的SiO2氧化层。再通过选择性回刻技术刻蚀硅衬底，在p有源区形成凹槽；

22.通过外延生长形成应变硅材料SiGe的p型有源区；

23.形成Salicide。

FD-SOI工艺技术是利用外延生长技术使源和漏有源区凸起，同时进行源和漏掺杂，因为FD-SOI的有源区厚度很薄，通过外延生长技术使源和漏有源区凸起，可以增加有源区的厚度和表面积，从而形成更厚的Salicide，减小源和漏的接触电阻。在PMOS源和漏有源区外延生长SiGe应变材料和在NMOS源和漏区外延生长SiC应变材料可以在器件沟道产生应力，提高载流子速度，最终提高FD-SOI器件的速度。