在半導體工藝中,SPT 通常是指應力鄰近技術(Stress Proximity Technology)。它是一種通過在柵極周圍形成特定結構或沉積特定材料,將應力引入到半導體溝道中的工藝技術。具體介紹如下:
工藝流程:
SPT 技術的核心在于 “應力” 二字。在半導體器件中,載流子(電子和空穴)的遷移效率直接影響著器件的性能。SPT 工藝通過在柵極周圍形成特定結構或沉積特定材料,將應力精準地引入到半導體溝道中。其工藝流程環(huán)環(huán)相扣且極為精細。
SPT 工藝首先在襯底上生長柵氧化層和柵,這是構建器件基本結構的重要基礎;隨后形成側墻氧化層,并通過離子注入等方式形成輕摻雜漏區(qū);接著構建隔離層,以隔離層定義的窗口來形成源/漏區(qū);通過SPT等離子刻蝕將側墻消耗部分;隨后在柵、源和漏區(qū)上沉積高應力氮化物,讓具有應力的薄膜離溝道更近距離一些,完成整個應力引入過程。
在應力臨近技術(SPT)中,蝕刻方法主要涵蓋濕法蝕刻與等離子設備干法蝕刻兩種類型。等離子設備干法蝕刻過程里,源漏區(qū)的金屬硅化物會始終處于暴露狀態(tài),而這一金屬硅化物對源漏區(qū)的電阻起著決定性作用?;诖?,在運用等離子設備去除側墻時,必須嚴格把控金屬硅化物所受的損傷程度,以免影響源漏區(qū)性能。側墻材質多為氮化硅,鑒于此,濕法蝕刻通常會選用熱磷酸溶液作為蝕刻劑。濕法蝕刻具備顯著優(yōu)勢,它對氮化硅和金屬硅化物有著較高的選擇比,即便在施加較大過蝕刻量的情形下,也能有效控制金屬硅化物的損傷,從而保障源漏區(qū)電阻的穩(wěn)定性。從蝕刻特性來看,濕法蝕刻屬于各向同性蝕刻,與等離子設備干法蝕刻的各向異性蝕刻有所不同,它能夠更為高效地實現側墻去除。不過,濕法蝕刻也存在弊端,在蝕刻過程中,化學容器內的顆粒(Particle)缺陷難以得到有效控制,這可能會對蝕刻的最終質量產生一定影響 。
SPT 工藝的作用主要是改善 MOS 器件的電學性能,具體體現在以下方面:
從微觀角度來看,它能夠顯著提高載流子遷移率。在 SPT 工藝的作用下,溝道中形成了特殊的應力分布,從溝道中心到溝道邊緣,應力呈逐漸增大的趨勢。這種應力分布打破了常規(guī)的電子或空穴運動環(huán)境,為它們創(chuàng)造了更高效的移動條件,極大地提升了器件的導電性能。
在宏觀的半導體制造過程中,SPT 技術也展現出重要價值。對于先進技術而言,相鄰柵極之間的空間日益狹小,在形成層間介電層(ILD)時,間隙填充成為一大難題。而 SPT 處理能夠有效改善間隙填充工藝的余量,保障工藝的順利進行,提高半導體制造過程中相關工藝的質量和穩(wěn)定性。
不僅如此,在一些工藝中,通過縮小柵極兩側的柵極側墻厚度,沉積應力層,進一步縮小應力層與半導體襯底和柵極之間的距離,能夠顯著提高應力層對半導體襯底及柵極的應力作用,從而全方位提升半導體器件的性能。
隨著半導體行業(yè)向更先進制程邁進,SPT 技術的重要性愈發(fā)凸顯。它不僅是提升現有半導體器件性能的關鍵手段,更是未來芯片技術突破的重要支撐。在追求更高性能、更低功耗芯片的道路上,SPT 技術將持續(xù)發(fā)揮重要作用,與其他半導體工藝相互配合,共同推動整個行業(yè)不斷向前發(fā)展 。
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