为什么英特尔的PMOS和NMOS鳍片尺寸不同？

像许多其他产品一样，我们经常想知道为什么英特尔的高级微处理器上的PMOS鳍片比NMOS鳍（6nm对8nm）窄。这种不寻常的尺寸差异首先发生在14nm节点，并且与该节点处的鳍片的固态掺杂的引入一致。

我们的结论是，鳍片尺寸的差异是固态掺杂工艺的结果。在固态掺杂过程中，PMOS鳍片总共经历了五次蚀刻操作，而NMOS鳍片只经历了两次蚀刻。每一种蚀刻剂，特别是去除掺硼玻璃的蚀刻剂，都需要轻微的硅蚀刻剂，以确保将掺硼玻璃从鳍片表面完全去除。这些蚀刻也会导致硅鳍片的轻微变薄。

固态掺杂工艺在P阱和N阱形成以及鳍片蚀刻之后开始。这些操作之后是沉积薄的5nm硼掺杂玻璃层。然后掩蔽P阱，并将硼掺杂玻璃从N阱区域蚀刻掉（参见图＃1）。这种蚀刻将涉及轻微的硅蚀刻，这将使PMOS鳍稍微变薄。NMOS鳍片不会看到这种蚀刻（回想一下，PMOS晶体管鳍片位于N阱中，而NMOS晶体管鳍片位于P阱中）。

然后将PMOS和NMOS鳍片封装在厚氧化层中，然后对其进行CMP并蚀刻回到鳍片的未掺杂部分和阱之间的边界（参见图＃2）。这是NMOS鳍片经历的第一次蚀刻和PMOS鳍片看到的第二次鳍片蚀刻。然而，因为该蚀刻主要仅去除未掺杂的玻璃，所以不太可能使硅鳍变薄。

然后将晶片退火以沿着鳍片的下边缘将硼驱动到P阱中。已从N-Wells中除去硼玻璃，因此他们看不到这种额外的掺杂剂。

然后沿着P阱的底部从包括硼掺杂玻璃层的鳍片中除去所有玻璃（参见图＃3）。这是NMOS鳍经历的第二次蚀刻和PMOS鳍看到的第三次蚀刻。由于正在去除掺硼玻璃，该蚀刻也将略微蚀刻PMOS和NMOS鳍。

接下来，在晶片上沉积双层氧化物（2nm厚）和SiON层（2nm厚）。然后掩蔽P阱，并从N阱中移除该双层。该操作之后是沉积5nm的磷掺杂玻璃层。

然后沉积厚的未掺杂玻璃层，其包住鳍片。抛光该氧化物，然后回蚀刻到鳍片的未掺杂部分和井之间的边界（参见图＃4）。在该蚀刻期间，磷掺杂玻璃从PMOS和NMOS鳍的未掺杂部分一直移除到阱边界。然而，NMOS鳍仍然覆盖在氧化物+ SiON的保护双层中，并且没有经历这种蚀刻。由于这些保护层已从PMOS鳍片中移除，因此它们完全经历这种蚀刻并因此变薄。这是第四次 PMOS鳍蚀刻。

然后对晶片进行退火，以沿着鳍片的边缘将磷掺杂剂驱入N阱中。P-Well没有经历这种掺杂剂驱动，因为氧化物+ SiON的薄保护层使P阱不受任何掺杂剂扩散的影响。

然后从鳍片之间去除所有氧化物（掺杂和未掺杂的）（参见图＃5）。NMOS鳍仍然受到氧化物+ SiON薄层的保护，因此它们不会经历这种蚀刻。然而，PMOS鳍确实经历了这种蚀刻，它会使它们变薄。这是第五次 PMOS鳍蚀刻。

最后，沉积两层氧化物+ SiON薄层，接着沉积一层厚的STI氧化物。将STI氧化物和较薄的氧化物+ SiON层向下蚀刻至未掺杂的鳍/阱边界，在所有鳍之间留下STI氧化物。由于该蚀刻正在去除未掺杂的玻璃，因此鳍片将不受影响。

所以PMOS和NMOS鳍片尺寸的差异是由于固态掺杂工艺过程导致PMOS和NMOS鳍片经历了不同数量的蚀刻操作。