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使用雙重圖案化技術在副軸上形成cmos柵極的方法_4

文檔序號:8396943閱讀:來源:國知局
極996、第一 I/O柵極998及第二 I/O柵極1000的最終橫向尺寸小于經(jīng)蝕刻柵極硬掩模層980的橫向尺寸,如圖9G中所描繪??稍诤诵臇艠O996、第一 I/O柵極998及第二 I/O柵極1000外側通過柵極蝕刻操作移除核心柵極電介質層912及I/O柵極電介質層914。在其中柵極圖案光刻操作及柵極修整光刻操作使用193納米照射源的本實例的版本中,核心柵極996的線/間隔間距1002可為78納米到86納米,且第一 I/O柵極998的線寬1004及第二 I/O柵極1000的線寬1006可為110納米到130納米。在又一版本中,第一 I/O柵極998的線寬1004及第二I/O柵極1000的線寬1006可為78納米到82納米。
[0059]圖9H到圖9K描繪集成電路900的替代暈環(huán)植入操作。參考圖9H,第一暈環(huán)植入操作包含具有垂直于核心作用區(qū)域906上方的核心柵極996對準的兩個成角度植入步驟1008的核心晶體管暈環(huán)植入過程。將核心晶體管1010暴露于成角度植入步驟1008,同時(舉例來說)通過光致抗蝕劑的植入掩模阻擋第一 I/o晶體管1012及第二 I/O晶體管1014以免受成角度植入步驟1008影響。兩個成角度植入1008在襯底902中形成在核心柵極996下方延伸一短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū)1016。將核心晶體管1010暴露于成角度植入步驟1008可將核心晶體管1010的關斷狀態(tài)電流限于所要值。在第一暈環(huán)操作中,沒有成角度暈環(huán)植入垂直于第一多個I/O作用區(qū)域908上方的第一 I/O柵極998或第二多個I/O作用區(qū)域910上方的第二 I/O柵極1000而對準。第一暈環(huán)操作不在第一 I/O柵極998或第二 I/O柵極1000下方形成暈環(huán)植入?yún)^(qū),此可提供第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014中的所要接通狀態(tài)電流。
[0060]參考圖91,第二暈環(huán)植入操作包含經(jīng)組合核心及I/O晶體管暈環(huán)植入過程,所述經(jīng)組合核心及I/o晶體管暈環(huán)植入過程具有劑量相等的四個成角度植入步驟1020。四個成角度植入步驟1020中的兩個成角度植入步驟1020垂直于核心作用區(qū)域906上方的核心柵極996且垂直于第一多個I/O作用區(qū)域908上方的第一 I/O柵極998而對準,且四個成角度植入步驟1020中的剩余兩個成角度植入步驟1020垂直于第二多個I/O作用區(qū)域910上方的第二 I/O柵極1000而對準。將核心晶體管1010、第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014暴露于成角度植入步驟1020,從而允許單個植入掩模在核心晶體管1010、第一I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014兩者中用于LDD植入,從而有利地減小集成電路900的制作成本及復雜度。垂直于核心柵極996及第一 I/O柵極998對準的兩個成角度植入1020分別形成在襯底902中在核心柵極996下方延伸一短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū)1016及在第一 I/O柵極998下方延伸一短距離的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018。垂直于第二 I/O柵極1000對準的兩個成角度植入1020在襯底902中形成在第二 I/O柵極1000下方延伸一短距離的I/o暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018的額外實例。形成在第一 I/O柵極998及第二 I/O柵極1000下方延伸的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018可提供低于第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014的所要極限的關斷狀態(tài)泄漏電流。
[0061]參考圖9J,第三暈環(huán)植入操作包含單獨核心及I/O晶體管暈環(huán)植入過程,其具有用于核心晶體管1010的具有核心劑量的兩個成角度植入步驟1022及用于第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014的具有I/O劑量的四個成角度植入步驟1024。在本實例的一個版本中,I/O劑量可小于核心劑量的一半。(舉例來說)通過植入掩模阻擋第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014以免受具有核心劑量的兩個成角度植入步驟1022影響。兩個核心劑量成角度植入1022在襯底902中形成在核心柵極996下方延伸一短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū)1016。垂直于第一 I/O柵極對準的兩個I/O劑量成角度植入1024在襯底902中形成在第一 I/O柵極998下方延伸一短距離的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018,且垂直于第二 I/O柵極1000對準的兩個I/O劑量成角度植入1024在襯底902中形成在第二 I/O柵極1000下方延伸一短距離的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018的額外實例。以與核心暈環(huán)植入1022分離的劑量形成在第一 I/O柵極998及第二 I/O柵極1000下方延伸的暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018可提供第一I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014中的接通狀態(tài)電流與關斷狀態(tài)泄漏電流之間的所要平衡。
[0062]參考圖9K,第四暈環(huán)植入操作包含核心晶體管暈環(huán)植入過程,其具有垂直于核心作用區(qū)域906上方的核心柵極996及第一 I/O作用區(qū)域908上方的第一 I/O柵極998對準的兩個成角度植入步驟1026。將核心晶體管1010、第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014暴露于成角度植入步驟1026。兩個成角度植入1026分別形成在襯底902中在核心柵極996下方延伸一短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū)1016及在第一 I/O柵極998下方延伸一短距離的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018。在第四暈環(huán)操作中,沒有成角度暈環(huán)植入垂直于第二多個I/O作用區(qū)域910上方的第二 I/O柵極1000而對準,以使得第四暈環(huán)操作不在第二 I/O柵極1000下方形成I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)。形成在第一 I/O柵極998下方延伸的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)1018可提供低于第一 I/O晶體管1012的所要極限的關斷狀態(tài)泄漏電流,而形成不具有I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)的第二 I/O晶體管1014可提供第二 I/O晶體管1014中的所要接通狀態(tài)電流。將第二I/O晶體管1014暴露于成角度植入步驟1026可允許單個植入掩模在核心晶體管1010、第一 I/O晶體管1012及第二 I/O晶體管1014中用于LDD植入,從而有利地減小集成電路900的制作成本及復雜度。
[0063]盡管上文已描述本發(fā)明的各種實例,但應理解,所述實施例僅通過實例而非限制的方式呈現(xiàn)。在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,可根據(jù)本文中的揭示內容對所揭示實例做出眾多改變。因此,本發(fā)明的廣度及范圍不應受上文所描述的實例中的任一者限制。而是,本發(fā)明的范圍應根據(jù)所附權利要求書及其等效物來界定。
【主權項】
1.一種形成集成電路的方法,其包括以下步驟: 提供包括半導體的襯底; 在所述襯底的頂部表面處在用于核心晶體管的核心作用區(qū)域中形成核心柵極電介質層; 在所述襯底的所述頂部表面處在用于垂直于所述核心晶體管定向的輸入/輸出I/o晶體管的I/o作用區(qū)域中形成I/O柵極電介質層; 在所述襯底上方形成柵極層堆疊,所述柵極層堆疊包含底部多晶硅層及在所述多晶硅層上方的柵極硬掩模層; 在所述柵極層上方形成包含正性顯影光致抗蝕劑的柵極蝕刻圖案堆疊; 使用具有強偶極分量的照射源及暗幾何形狀柵極圖案光掩模暴露所述柵極蝕刻圖案堆疊,所述暗幾何形狀柵極圖案光掩模包含用于所述核心晶體管的柵極的核心柵極幾何形狀及用于所述I/o晶體管的柵極的垂直于所述核心柵極幾何形狀的I/O柵極幾何形狀,使得: 界定所述核心晶體管的柵極長度的邊緣與所述照射源的所述強偶極分量對準; 所述I/o柵極幾何形狀的端界定所述I/O晶體管的所述柵極的端;且 所述I/o柵極幾何形狀的垂直于所述柵極圖案偶極分量的邊緣為加大的; 執(zhí)行所述柵極蝕刻圖案堆疊的所述經(jīng)暴露光致抗蝕劑的正性色調顯影操作; 在由所述柵極蝕刻圖案堆疊界定的區(qū)域中移除所述柵極硬掩模層; 在所述柵極層堆疊上方形成柵極修整圖案堆疊,所述柵極修整圖案堆疊包含光致抗蝕劑層; 經(jīng)由具有包含核心端修整區(qū)域及I/o柵極邊緣修整區(qū)域的幾何形狀的柵極修整光掩模暴露所述柵極修整圖案堆疊的所述光致抗蝕劑層,使得: 所述柵極修整光掩模的所述核心端修整區(qū)域界定所述核心晶體管的所述柵極的端;且 所述柵極修整光掩模的所述I/o柵極邊緣修整區(qū)域界定所述I/O晶體管的柵極長度; 執(zhí)行所述柵極修整圖案堆疊的所述經(jīng)暴露光致抗蝕劑的顯影操作; 在由所述柵極修整圖案堆疊界定的區(qū)域中移除所述柵極硬掩模層;以及從所述柵極層堆疊的在所述經(jīng)蝕刻柵極硬掩模層外的所述底部多晶硅層移除多晶硅,以便形成所述核心晶體管的所述柵極及所述I/o晶體管的所述柵極。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述I/o柵極電介質層與所述核心柵極電介質層同時形成,且所述I/o柵極電介質層的厚度實質上等于所述核心柵極電介質層的厚度。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述I/o柵極電介質層的厚度為所述核心柵極電介質層的厚度的至少一又二分之一倍。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法,其進一步包含執(zhí)行具有垂直于所述核心作用區(qū)域上方的所述核心柵極而對準的兩個成角度植入步驟的暈環(huán)植入操作,使得: 將所述核心晶體管及所述I/o晶體管暴露于所述成角度植入步驟; 所述兩個成角度植入在所述襯底中形成在所述核心柵極下方延伸短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū);且 在執(zhí)行所述暈環(huán)植入操作之后,所述襯底在所述I/o柵極下方不含暈環(huán)植入?yún)^(qū)。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法,其進一步包含執(zhí)行具有劑量相等的四個成角度植入步驟的暈環(huán)植入操作,其中: 將所述核心晶體管及所述I/o晶體管暴露于所述四個成角度植入步驟; 所述四個成角度植入步驟中的兩個成角度植入步驟垂直于所述核心作用區(qū)域上方的所述核心柵極而對準; 所述四個成角度植入步驟中的兩個成角度植入步驟垂直于所述I/o作用區(qū)域上方的所述I/o柵極而對準; 垂直于所述核心柵極對準的所述兩個成角度植入在所述襯底中形成在所述核心柵極下方延伸短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū);且 垂直于所述I/o柵極對準的所述兩個成角度植入在所述襯底中形成在所述I/O柵極下方延伸短距離的I/O暈環(huán)植入?yún)^(qū)。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法,其進一步包含執(zhí)行具有劑量不等的四個成角度植入步驟的暈環(huán)植入操作,其中: 將所述核心晶體管及所述I/o晶體管暴露于所述四個成角度植入步驟; 所述四個成角度植入步驟中的兩個高劑量成角度植入步驟垂直于所述核心作用區(qū)域上方的所述核心柵極而對準; 所述四個成角度植入步驟中的兩個低劑量成角度植入步驟垂直于所述I/o作用區(qū)域上方的所述I/o柵極而對準; 垂直于所述核心柵極對準的所述兩個高劑量成角度植入在所述襯底中形成在所述核心柵極下方延伸短距離的核心暈環(huán)植入?yún)^(qū);且 垂直于所述I/o柵極對準的所
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