Poly-Si dalam pembuatan chip

Poli-si

Silikon polikristalin (poli) adalah bahan silikon non-monokristalin yang terdiri dari butiran silikon kecil yang tak terhitung jumlahnya. Tidak seperti silikon monokristalin, seperti substrat silikon, silikon polikristalin biasanya memiliki ukuran butir antara puluhan hingga ratusan nanometer, dengan batas butir antara butir.

0020-24896 cover ring 6 "sst 101 al

Metode sintesis polisilikon: proses LPCVD

Deposisi uap kimia bertekanan rendah adalah teknologi utama untuk persiapan polisilikon, inti yang merupakan dekomposisi termal silan (SIH₄) untuk membentuk atom silikon dan menyimpannya menjadi film.

SIH4 → Si +2 H2 ↑

Silikon amorf terbentuk pada suhu rendah (<600°C) and polysilicon is formed at high temperatures (>6 0 0 derajat). Tekanan ruang reaksi dipertahankan pada 0. 1-1 torr (lingkungan tekanan rendah meningkatkan keseragaman film).

Sintesis polisilikon tipe-p dan tipe-n

Jenis konduktif polisilikon dicapai dengan doping, yang dibagi menjadi tipe-p (boron-doped) dan tipe-n (fosfor\/arsenik-doped), dan metode proses termasuk implantasi ion dan doping in-situ:

Implantasi ion (teknologi utama)

Doping tipe-n: injeksi fosfor (p⁺) atau arsenik (AS⁺), dosis 1 × 10¹⁵-1 × 10¹⁶ cm⁻², energi 10-50 keV;

Doping P-Type: Boron (B⁺) disuntikkan pada dosis yang mirip dengan energi;

Aktivasi Anil: Annealing Thermal Rapid (RTA, 900-1000 derajat) memperbaiki kerusakan kisi dan mengaktifkan atom pengotor.

Doping in-situ (doping sinkron di LPCVD)

Doping gas: Pencampuran Ph₃ (tipe-N) atau B₂H₆ (tipe-P) di SIH₄ untuk secara langsung menyimpan polisilikon yang didoping;

Keuntungan: Kerusakan injeksi dihindari, tetapi kontrol keseragaman doping sulit.

Peran sentral polisilikon dalam manufaktur chip‍‍‍‍

Bahan Gerbang Transistor

Polysilicon diendapkan pada media isolasi gerbang → doped → terukir dan dibentuk → dianil pada suhu tinggi. Setelah doping, resistivitas serendah 10⁻⁴ Ω · cm, dan sinyal kontrol ditransmisikan. Fungsi kerja disesuaikan dengan doping tipe N\/P (n-poly untuk NMO, p-poly untuk PMO).

Lapisan Topeng Keras Transfer Pola

Saat mengukir alur yang dalam atau struktur rasio aspek tinggi, kekerasan polisilikon (6,5 pada skala MOHS) melindungi bahan yang mendasarinya. deposisi lapisan silikon polikristalin 500 nm; Litografi mendefinisikan polanya; Etsa kering polisilikon (plasma CL₂\/HBR); Polysilicon digunakan sebagai topeng untuk mengukir medium\/logam yang mendasarinya.

Titik Koneksi Proses Menengah (MEOL)

Ini membentuk kontak resistansi rendah antara polisilikon dan logam (mis. Tungsten, kobalt). Silikon yang didoping diendapkan dalam pori -pori kontak sebagai lapisan transisi antara logam dan substrat silikon untuk mengurangi penghalang Schottky; Hubungkan perangkat yang berdekatan dengan polisilikon dalam area isolasi parit dangkal (STI).

Lapisan konduktif dan kontrol fungsi kerja

Dalam finfet, polisilikon terikat pada media K tinggi seperti HFO₂ untuk mengatur tegangan ambang batas dengan jenis doping dan konsentrasi. Fungsi kerja polisilikon tipe-N ≈ 4.1 eV, mencocokkan saluran NMOS; Fungsi kerja polisilikon tipe-p adalah ≈ 5.2 eV, yang sesuai untuk persyaratan PMOS.