利用工藝誘生應變技術制備應變硅材料.pdf

1、應變硅技術由于其對載流子遷移率的提高作用，彌補了等比例縮小技術的極限問題，在業(yè)界得到了重視，并作為一項新技術應用于超深亞微米工藝中。應變硅技術的一個特點是張應力對NMOS晶體管性能的提高有利，而壓應力對PMOS晶體管有利，因此本文旨在研究局部應變的引入。論文主要研究通過傳統(tǒng)硅工藝在材料溝道中引入壓應力和張應力，以便在不增加成本的前提下，達到提高器件性能的目的。
　　本文首先對Si材料價帶和導帶的能帶結構與應力的關系進行了理論上的分

2、析說明，并根據(jù)應力對能帶結構的影響討論了應變導致遷移率提高的原因。論文采用了STI工藝誘生應變和氮化硅蓋帽工藝誘生應變兩種方式制備應變硅材料，并分別進行了實驗研究。
　　針對STI工藝誘生應變實驗，通過機理分析，對有源區(qū)的長度 Lg，STI區(qū)的長度 Lsti等關鍵尺寸及工藝方法進行了優(yōu)化設計，其中有源區(qū)長度 Lg設計為0.45?m-2?m。為保證實驗的精確度，實驗中針對各項關鍵工藝進行了控制研究。對實驗獲得的樣品，采用SEM（掃描

3、電鏡）和HXRD（高分辨X射線雙晶衍射）進行測試，結果表明STI技術使Si材料在沿表面方向上產(chǎn)生了壓應變，并且應變的大小與隔離槽間距密切相關，這與理論分析吻合。
　　對于氮化硅蓋帽工藝誘生應變實驗，采用了兩種淀積方式—LPCVD（低壓化學氣相淀積）和高頻PECVD（高頻等離子體增強化學氣相淀積）。對于結果的測試與表征，采用高分辨X射線雙晶衍射儀，通過進行(004)對稱衍射和(111)斜對稱衍射，得到材料在沿表面方向和垂直表面方向上