Proces/instrument manufacturabil pentru porți de metal cu conținut ridicat deκ/metal

Titlul original:

Manufacturable Process/Tool for high-κ/metal gate

Conținutul cărții:

Puterea legată de curentul de scurgere în stare oprită domină problema disipării căldurii în CMOS a circuitelor integrate de siliciu de ultimă generație. În acest studiu, această problemă a fost abordată în ceea ce privește o tehnică de procesare pe o singură placă (SWP) cu costuri reduse, utilizând un singur instrument pentru fabricarea de stive de porți cu dielectric ridicat pentru CMOS sub 45 nm.

A fost modificat un sistem pentru depunerea fotoasistată a unui singur strat pentru a depune filme de HfO2 de înaltă calitate cu capacități de curățare in situ, depunere in situ de filme de oxid și recoacere in situ. Sistemul a fost automatizat cu Labview 8.2 pentru livrarea gazului/precursorului, temperatura substratului și lampa UV. Stivele de aur-oxid de hafniu-aluminiu (Au-HfO2-Al) prelucrate în acest sistem au avut caracteristici de oxid de calitate superioară cu o densitate a curentului de scurgere la poartă de ordinul a 1 x 10-12 A/cm2 @ 1V și o capacitate maximă de ordinul a 75 nF pentru EOT = 0,39 nm.

Obținerea unei densități scăzute a curentului de scurgere împreună cu o capacitate ridicată a demonstrat performanța excelentă a procesului dezvoltat. A fost efectuat un studiu detaliat al caracteristicilor de depunere, cum ar fi liniaritatea, comportamentul de saturație, grosimea filmului și dependența de temperatură, pentru un control strict al parametrilor procesului.

Folosind designul Box-Behnken al experimentelor, a fost realizată optimizarea procesului pentru o rețetă optimă pentru filmele de HfO2. A fost studiat tratamentul UV cu procesarea in situ a stivei de metal/dielectric înalt pentru a reduce variația curentului de scurgere la poartă și a capacității.

Microscopia electronică de transmisie (TEM) de înaltă rezoluție a fost efectuată pentru a calcula grosimea echivalentă a oxidului (EOT) și constanta dielectrică a filmelor. În general, acest studiu arată că fabricarea in-situ a stivei de porți MIS permite costuri de procesare mai mici, un randament ridicat și performanțe superioare ale dispozitivului.".