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Unterdrückung des Corner-Effektes an einer STI-Kante durch lokale Kontrolle der Ätzrate

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017158D
Original Publication Date: 2000-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 17K

Publishing Venue

Siemens

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Achim Gratz: AUTHOR [+6]

Abstract

Im Rahmen der Halbleiterfertigung werden MOS-Transistoren mit zunehmend kleinerer Kanalweite gefertigt, die eine immer höhere Anforderung an die Isolation zwischen den MOS-Transistoren stellen. Um diesen gewachsenen Anforderungen an die Isolation gerecht zu werden, hat sich der Einsatz der STI-Technologie ( S hallow T rench I solation) als vorteilhaft erwiesen. Bei der Anwendung dieser Technologie hat es sich allerdings als nachteilig herausgestellt, daß an den Kanten der STI-Gräben bei Überlappung durch das Gate-Poly ein parasitärer MOSFET (corner device) geringen Querschnitts entsteht (corner effect). Dieser MOSFET hat i.a. eine niedrige Schwellspannung und bewirkt durch seine geringe Stromtragfähigkeit vor allen Dingen eine Verschlechterung der Subthreshold- Kennlinie. Zusätzlich kann an der STI-Kante durch die nichtplanare Struktur eine Oxiddünnung auftreten, die eine Verstärkung des Corner Effects, eine Verringerung der Zuverlässigkeit und erhöhte Gate-Leckströme zur Folge haben kann. Um die beschriebenen Nachteile der bekannten Fertigungsverfahren zu umgehen, wird vorgeschlagen, die Oxiddünnung an der STI-Kante durch lokale Kontrolle der Ätzrate beim Rückätzen vorher aufgebrachter Pufferschichten zu verhindern, ohne daß es zu dem für verrundete Kanten typischen Umgriff des Gate-Poly um die STI-Kante kommt. Die Steuerung der Ätzrate erfolgt vorschlagsgemäß durch lokale Veränderungen in den Materialeigenschaften und kann sowohl durch Implantation, als auch durch Abscheidung oder Umwandlung von Funktionsschichten erreicht werden. Bei der Definition von aktiven Gebieten wird so eine Freilegung der STI-Kante vermieden. Gleichzeitig kann durch eine bessere Kontrolle der Ätzrate eine Überätzung der STI-Verfüllung gegenüber einem konventionellen Prozeß stark reduziert werden. Zwar wird eine Verrundung der STI-Kante durch die spezielle Prozeßführung prinzipiell überflüssig, kann aber weiterhin z.B. zur Verminderung mechanischer Spannungen separat eingesetzt werden.

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Bauelemente

Unterdrückung des Corner-Effektes an einer STI-Kante durch lokaleKontrolle der Ätzrate

Idee: Achim Gratz, Steinbach-Hallenberg; Dr. Elard Stein von Kamienski, Dresden;

Dr. Peter Wawer, Dresden; Dr. Reinhold Rennekamp, Dresden;Dr. Christoph Ludwig, Dresden; Ayad Abdul-Hak, Dresden

Im Rahmen der Halbleiterfertigung werden MOS-Transistoren mit zunehmend kleinererKanalweite gefertigt, die eine immer höhere Anforderung an die Isolation zwischen denMOS-Transistoren stellen. Um diesen gewachsenen Anforderungen an die Isolation gerechtzu werden, hat sich der Einsatz der STI-Technologie ( S hallow� T rench� I solation) alsvorteilhaft erwiesen. Bei der Anwendung dieser Technologie hat es sich allerdings alsnachteilig herausgestellt, daß an den Kanten der STI-Gräben bei Überlappung durch dasGate-Poly ein parasitärer MOSFET (corner device) geringen Querschnitts entsteht (cornereffect). Dieser MOSFET hat i.a. eine niedrige Schwellspannung und bewirkt durch seinegeringe Stromtragfähigkeit vor allen Dingen eine Verschlechterung der Subthreshold-Kennlinie. Zusätzlich kann an der STI-Kante durch die nichtplanare Struktur eineOxiddünnung auftreten, die eine Verstärkung des Corner Effects, eine Verringerung derZuverlässigkeit und erhöhte Gate-Leckströme zur Folge haben kann.

Um die beschriebenen Nachteile der bekannten Fertigungsverfahren zu umgehen, wirdvorgeschlagen, die Oxiddünnung an der STI-Kante durch lokale Kontrolle der Ätzrate beimRückätzen vorher aufgebrachter Pufferschichten zu verhindern, ohne daß es zu dem fürverrundete Kanten typischen Umgriff des Gate-Poly um die STI-Kante kommt. DieSteuerung der Ätzrate erfolgt vorschlagsgemäß durch lokale Veränderungen in denMaterialeig...