Chipherstellung: DPN -Plasma -Nitriding

Im Sub -5 NM -Chip -Herstellungsprozess ist die Dicke der Dielektrizität der Transistor -Gate auf weniger als 1 Nanometer (etwa 5 Atomschichten) geschrumpft. Verbrauch .

Die DPN-Technologie (entkoppeltes Plasma nitriding

I,Was's DPN?

DPN (entkoppeltes Plasma-Nitridieren) ist eine Tenperature-Plasma-Oberflächenbehandlungstechnologie, deren Kernprinzip darin besteht, Stickstoffatome in die Gateoxidschicht kontrolliert zu injizieren, um eine stickstoffreiche Schnittstelle zu bilden.

Energiekopplung: Die Plasmaenergie wird unabhängig voneinander gesteuert (normalerweise 100-500 W), um zu verhindern, dass hochwertige Partikel das Silizium-Substrat . beschädigen

Räumliche Entkopplung: Das Plasma ist durch ein Magnetfeld beschränkt, so dass die Stickstoffatome hauptsächlich auf der oberen Oberfläche der Oxidschicht an und nicht an der Silizium-/Oxid -Grenzfläche angereichert sind, und die Trägermobilität ist geschützt .

Wichtige technische Indikatoren:

Stickstoffkonzentration: Genauige Kontrolle von 5-10 Atomer Prozentsatz (mehr als 15% verursachen Grenzflächendefekte) .

Dickungsgrenze: Ultra-dünne Filmverarbeitung von weniger als oder gleich 10 Angstromen (1 nm) kann realisiert werden, was ein notwendiger Prozess für sub -5 nm Knoten . ist

II .DPNPRokess

Wenn Sie den 28 -nm -HKMG -Prozess (High K Metal Gate) als Beispiel einnehmen, sind die wichtigsten Schritte von DPN wie folgt: Die Oxidschicht wächst auf einem Silizium -Substrat ISSG wächst eine dünne Schicht aus Siliziumdioxid als Nitring -Substrat .

Plasma -Nitring

Gas atmosphere: N₂/HN3 (main gas), Ar (dilute gas) are introduced, and the pressure is 35-70 mTorr. Plasma activation: RF power supply (200-600W) ionizes gas to generate highly reactive nitrogen ions (N⁺). Nitrogen permeation: Nitrogen ions durchdringen Sie die Oberflächenschicht von SiO₂ und bilden Sie eine stickstoffreiche Zone innerhalb von 0 . 5 nm der oberen Oberfläche.

PNA
Rapid Annealing (600-800 Grad) in derselben Vakuumkammer fährt eine gleichmäßige Diffusion von Stickstoffatomen an, repariert Gitterschäden und verringert die Dichte des Grenzflächenzustands .

0040-09094 Chamber 200 mm

Iii .Es gibt vier Hauptrollen von DPN im Gate -Nitring

Oder Unterdrückt direkt den Quantentunneleffekt.

Gate -Leckage -Stromunterdrückung: In der 1 nm -Oxidschicht reduziert DPN -Stickstoffdotierung den Leckstrom von 1000 A/cm² auf 10 a/cm² (eine Reduktion von 99%) . Das Prinzip ist, dass der Nitrogenatom die Lebend -Band -Energiemanie erhöht.

3. Blockierung der Dopanzdiffusion: Die Boratome des PMOS-Tors durchdringen leicht in das SiO₂, was zu einer Schwellenspannungsdrift . Die Nitridschicht wirkt als "Atomfilter", wodurch die Bor-Diffusionsdiffusion durch 10gang} und die Langzeitstabilität die Langzeitstabilität .} und die Langzeitstabilität der Langzeitstabilität {.}}}}}}}}}}} |

4. Optimize the interfacial state: By controlling the peak position of nitrogen (0.3 nm from the interface>Um zu vermeiden, dass Stickstoffatome die Siliziumsuspensionsbindung zerstören, wird die Elektronenmobilität groß gehalten .