天線效應(yīng)及其抑制方案探討

　天線效應(yīng)

　　天線效應(yīng)或電漿導(dǎo)致閘氧損害是指在MOS晶片制程中，可能發(fā)生潛在影響產(chǎn)品良率與可靠性的效應(yīng)。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(jìn)行超級(jí)模式控制（更鋒利邊緣/更少咬邊），并實(shí)現(xiàn)多種在傳統(tǒng)蝕刻中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)。但凡事都有兩面性，它還帶來(lái)一些副作用，其中之一就是充電損害。

　　圖1：電漿蝕刻過(guò)程中的天線效應(yīng)。

　　電漿充電損害是指在電漿處理過(guò)程中，在MOSFET閘級(jí)氧化層上發(fā)生非預(yù)期的高場(chǎng)應(yīng)力。在電漿蝕刻過(guò)程中，大量電荷聚集在多晶矽和金屬表面。透過(guò)電容器耦合，在閘級(jí)氧化層中會(huì)形成較大電場(chǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)生可能損害氧化層并改變?cè)O(shè)備閥值電壓（VT）的應(yīng)力。如下圖所示，被聚集的靜電荷被傳輸?shù)介l極中，透過(guò)閘級(jí)氧化層，被電流穿隧中和。

　　顯而易見(jiàn)地，暴露在電漿面前的導(dǎo)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(yīng)’。閘極的導(dǎo)體與氧化層的面積比就是天線比率。一般來(lái)說(shuō)，天線比率可看做是一種電流放大器，可放大閘級(jí)氧化層穿隧電流的密度。對(duì)于特定的天線比率來(lái)說(shuō)，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(dǎo)體層模式蝕刻過(guò)程中，累積電荷量與周長(zhǎng)成正比。而在灰化過(guò)程，累積電荷量與面積呈正比。此外，接觸蝕刻過(guò)程，累積電荷量與通過(guò)區(qū)域的面積成正比。