天線效應及其抑制方案探討

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資料介紹

　天線效應

　　天線效應或電漿導致閘氧損害是指在MOS晶片制程中，可能發生潛在影響產品良率與可靠性的效應。目前，微影制程采用‘電漿蝕刻’法（或‘干式蝕刻’）制造晶片。電漿是一種用于蝕刻的離子化/活性氣體。它可進行超級模式控制（更鋒利邊緣/更少咬邊），并實現多種在傳統蝕刻中無法實現的化學反應。但凡事都有兩面性，它還帶來一些副作用，其中之一就是充電損害。

　　天線效應及其抑制方案探討

　　圖1：電漿蝕刻過程中的天線效應。

　　電漿充電損害是指在電漿處理過程中，在MOSFET閘級氧化層上發生非預期的高場應力。在電漿蝕刻過程中，大量電荷聚集在多晶矽和金屬表面。透過電容器耦合，在閘級氧化層中會形成較大電場，導致產生可能損害氧化層并改變設備閥值電壓（VT）的應力。如下圖所示，被聚集的靜電荷被傳輸到閘極中，透過閘級氧化層，被電流穿隧中和。

　　顯而易見地，暴露在電漿面前的導體面積非常重要，它決定靜電荷聚集率和穿隧電流的大小。這就是所謂的‘天線效應’。閘極的導體與氧化層的面積比就是天線比率。一般來說，天線比率可看做是一種電流放大器，可放大閘級氧化層穿隧電流的密度。對于特定的天線比率來說，電漿密度越高，穿隧電流越大，也意味著更高的損害。

　　電漿制造包括3種程序。在導體層模式蝕刻過程中，累積電荷量與周長成正比。而在灰化過程，累積電荷量與面積呈正比。此外，接觸蝕刻過程，累積電荷量與通過區域的面積成正比。