Proceso/herramienta fabricable para compuerta de altoκ/metal

Título original:

Manufacturable Process/Tool for high-κ/metal gate

Contenido del libro:

La potencia relacionada con la corriente de fuga en estado desactivado domina el problema de la disipación de calor de los circuitos integrados de silicio CMOS de última generación. En este estudio, este problema se ha abordado en términos de una técnica de procesamiento de oblea única (SWP) de bajo coste utilizando una sola herramienta para la fabricación de pilas de puerta de alto dieléctrico para CMOS sub-45 nm.

Se modificó un sistema de deposición monocapa fotoasistida para depositar películas de HfO2 de alta calidad con capacidad de limpieza in situ, deposición in situ de películas de óxido y recocido in situ. El sistema se automatizó con Labview 8.2 para el suministro de gas/precursor, la temperatura del sustrato y la lámpara UV. Las pilas de óxido de oro-hafnio-aluminio (Au-HfO2-Al) procesadas en este sistema presentaban características de óxido de calidad superior con una densidad de corriente de fuga de puerta del orden de 1 x 10-12 A/cm2 @ 1V y una capacitancia máxima del orden de 75 nF para EOT=0.

39 nm. El logro de una baja densidad de corriente de fuga junto con una alta capacitancia demostró el excelente rendimiento del proceso desarrollado.

Se realizó un estudio detallado de las características de la deposición, como la linealidad, el comportamiento de saturación, el espesor de la película y la dependencia de la temperatura, para un control estricto de los parámetros del proceso. Utilizando el diseño de experimentos Box-Behnken, se llevó a cabo la optimización del proceso para obtener una receta óptima para las películas de HfO2. Se estudió el tratamiento UV con procesamiento in situ de pilas de metal y dieléctrico alto para reducir la variación de la corriente de fuga de puerta y la capacitancia.

Se realizó microscopía electrónica de transmisión (TEM) de alta resolución para calcular el espesor de óxido equivalente (EOT) y la constante dieléctrica de las películas. En conjunto, este estudio demuestra que la fabricación in situ de pilas de puertas MIS permite reducir los costes de procesamiento, aumentar el rendimiento y mejorar las prestaciones de los dispositivos".