УДК 621.3.049.771.002.72
КРАСНИКОВ Г.Я., МАНЖА Н.М.,
НЕЧИПОРЕНКО А.П.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СБИС
С СУБМИКРОННЫМИ РАЗМЕРАМИ
АООТ НИИМЭ и Микрон, 103460, Россия, Москва-Зеленоград,
1-й Западный проезд, дом 12, стр. 1
Для расширения функциональных возможностей систем на СБИС остается
актуальным повышение их быстродействия при малой потребляемой мощности,
которое достигается снижением напряжения питания, уменьшением амплитуды
сигналов, генерируемых в процессе выполнения логических операций, а также
миниатюризацией и снижением паразитных емкостей. Предельная миниатюризация
определяется факторами, имеющими отношение к характеристикам устройств и к
технологии изготовления.
Основным процессом в миниатюризации СБИС, определяющим минимальный
размер элемента на кристалле, а вместе с этим максимальный размер кристалла,
производительность и стоимость технологии остается проекционная хемография в
глубоком ультрафиолете. Минимальные линейные размеры обусловлены
принципом неопределенности Гейзенберга
hc
L
, где L - минимальный размер,
2E
2E
P =
- неопределенность импульса. Ожидается, что в 2007 минимальный размер
C
достигнет 0,100нм при точности совмещения 40нм с глубинами залегания p-n
переходов (60-70)нм и толщинами подзатворных диэлектриков (3-4)нм.
Для уменьшения напряжения питания
Q
U
=
,
пор
C3
где Q - заряд обедненного слоя затвора, С3 - емкость затворного диэлектрика,
необходимы подзатворные диэлектрики с большой диэлектрической
постоянной, например, на основе редкоземельных металлов (ZnO2, HfO2 и др.) или
нитрированных. При формировании подзатворных диэлектриков меньше 5 нм на

первый план встает проблема очистки пластин от естественного диоксида кремния,
которая должна интегрироваться в едином технологическом цикле по месту. При
субмикронных размерах актуальной становится проблема совмещения. Вариантом
ее решения является изоляция мелкими канавками (STI - shallow trench isolation),
требующая конформного осаждения диэлектрических слоев и последующей
химикомеханической полировки. Для структур с двумя типами затворов
необходимо использовать самосовмещение (полицидная технология)[1], которое
можно применять и для однотипных затворов. В этом случае допуски на
совмещение отсутствуют. Как для STI изоляции и самосовмещения используются
разделительные диэлектрики, от перезарядки емкостей которых зависит
быстродействие, последние должны иметь низкую диэлектрическую постоянную (
≤ 25). Это актуально и для межуровневых диэлектриков. По-видимому для этих
целей перспективными станут полимерные органические слои.
Для мелкозалегающих p=n переходов (менее 100 нм) необходимы барьерные
слои, не потребляющие кремний на себя в контактных окнах. Заполнение металлом
канавок (соотношение высоты металла к ширине ()2-5-4):1) физическим осаждением
невозможно. На смену физического осаждения металла перспективными методами,
вероятно, станут химическое осаждение из газовой фазы [II] при пониженном
давлении (может быть локальное осаждение или тотальное осаждение), обладающее
конформностью с последующей планаризацией.
1.
Красников Г.Я., Манжа Н.М., Нечипоренко А.П. Слои поликристаллического
кремния для нестандартных методов формирования самосогласованных
субмикронных транзисторных структур // Тезисы докладов IIНТК Кремний -
2000, Москва МИСИС 2000 с.с. 215-216.
2.
Красников Г.Я., Манжа Н.М., Нечипоренко А.П. Пленки нитрида титана,
полученные в реакторе пониженного давления с распределенной подачей
реагентов // Сборник трудов под редакцией члена-корреспондента РАН Г.Я.
Красникова. Москва, 2000, с.с. 215-216.