利用工藝誘生應(yīng)變技術(shù)制備應(yīng)變硅材料.pdf

1、應(yīng)變硅技術(shù)由于其對載流子遷移率的提高作用，彌補(bǔ)了等比例縮小技術(shù)的極限問題，在業(yè)界得到了重視，并作為一項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用于超深亞微米工藝中。應(yīng)變硅技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)是張應(yīng)力對NMOS晶體管性能的提高有利，而壓應(yīng)力對PMOS晶體管有利，因此本文旨在研究局部應(yīng)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(yīng)力和張應(yīng)力，以便在不增加成本的前提下，達(dá)到提高器件性能的目的。
　　本文首先對Si材料價(jià)帶和導(dǎo)帶的能帶結(jié)構(gòu)與應(yīng)力的關(guān)系進(jìn)行了理論上的分

2、析說明，并根據(jù)應(yīng)力對能帶結(jié)構(gòu)的影響討論了應(yīng)變導(dǎo)致遷移率提高的原因。論文采用了STI工藝誘生應(yīng)變和氮化硅蓋帽工藝誘生應(yīng)變兩種方式制備應(yīng)變硅材料，并分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　針對STI工藝誘生應(yīng)變實(shí)驗(yàn)，通過機(jī)理分析，對有源區(qū)的長度 Lg，STI區(qū)的長度 Lsti等關(guān)鍵尺寸及工藝方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中有源區(qū)長度 Lg設(shè)計(jì)為0.45?m-2?m。為保證實(shí)驗(yàn)的精確度，實(shí)驗(yàn)中針對各項(xiàng)關(guān)鍵工藝進(jìn)行了控制研究。對實(shí)驗(yàn)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(jìn)行測試，結(jié)果表明STI技術(shù)使Si材料在沿表面方向上產(chǎn)生了壓應(yīng)變，并且應(yīng)變的大小與隔離槽間距密切相關(guān)，這與理論分析吻合。
　　對于氮化硅蓋帽工藝誘生應(yīng)變實(shí)驗(yàn)，采用了兩種淀積方式—LPCVD（低壓化學(xué)氣相淀積）和高頻PECVD（高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積）。對于結(jié)果的測試與表征，采用高分辨X射線雙晶衍射儀，通過進(jìn)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