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什么是SPT技術(shù),SPT技術(shù)位于工藝流程什么位置?

13小時(shí)前
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在半導(dǎo)體工藝中,SPT 通常是指應(yīng)力鄰近技術(shù)(Stress Proximity Technology)。它是一種通過在柵極周圍形成特定結(jié)構(gòu)或沉積特定材料,將應(yīng)力引入到半導(dǎo)體溝道中的工藝技術(shù)。具體介紹如下:

工藝流程:

SPT 技術(shù)的核心在于 “應(yīng)力” 二字。在半導(dǎo)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(jié)構(gòu)或沉積特定材料,將應(yīng)力精準(zhǔn)地引入到半導(dǎo)體溝道中。其工藝流程環(huán)環(huán)相扣且極為精細(xì)。

SPT 工藝首先在襯底上生長(zhǎng)柵氧化層和柵,這是構(gòu)建器件基本結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ);隨后形成側(cè)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(gòu)建隔離層,以隔離層定義的窗口來(lái)形成源/漏區(qū);通過SPT等離子刻蝕將側(cè)墻消耗部分;隨后在柵、源和漏區(qū)上沉積高應(yīng)力氮化物,讓具有應(yīng)力的薄膜離溝道更近距離一些,完成整個(gè)應(yīng)力引入過程。

在應(yīng)力臨近技術(shù)(SPT)中,蝕刻方法主要涵蓋濕法蝕刻與等離子設(shè)備干法蝕刻兩種類型。等離子設(shè)備干法蝕刻過程里,源漏區(qū)的金屬硅化物會(huì)始終處于暴露狀態(tài),而這一金屬硅化物對(duì)源漏區(qū)的電阻起著決定性作用?;诖?,在運(yùn)用等離子設(shè)備去除側(cè)墻時(shí),必須嚴(yán)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(cè)墻材質(zhì)多為氮化硅,鑒于此,濕法蝕刻通常會(huì)選用熱磷酸溶液作為蝕刻劑。濕法蝕刻具備顯著優(yōu)勢(shì),它對(duì)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(lái)看,濕法蝕刻屬于各向同性蝕刻,與等離子設(shè)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(shí)現(xiàn)側(cè)墻去除。不過,濕法蝕刻也存在弊端,在蝕刻過程中,化學(xué)容器內(nèi)的顆粒(Particle)缺陷難以得到有效控制,這可能會(huì)對(duì)蝕刻的最終質(zhì)量產(chǎn)生一定影響 。

SPT 工藝的作用主要是改善 MOS 器件的電學(xué)性能,具體體現(xiàn)在以下方面:

從微觀角度來(lái)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(yīng)力分布,從溝道中心到溝道邊緣,應(yīng)力呈逐漸增大的趨勢(shì)。這種應(yīng)力分布打破了常規(guī)的電子或空穴運(yùn)動(dòng)環(huán)境,為它們創(chuàng)造了更高效的移動(dòng)條件,極大地提升了器件的導(dǎo)電性能。

在宏觀的半導(dǎo)體制造過程中,SPT 技術(shù)也展現(xiàn)出重要價(jià)值。對(duì)于先進(jìn)技術(shù)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(shí),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(jìn)行,提高半導(dǎo)體制造過程中相關(guān)工藝的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

不僅如此,在一些工藝中,通過縮小柵極兩側(cè)的柵極側(cè)墻厚度,沉積應(yīng)力層,進(jìn)一步縮小應(yīng)力層與半導(dǎo)體襯底和柵極之間的距離,能夠顯著提高應(yīng)力層對(duì)半導(dǎo)體襯底及柵極的應(yīng)力作用,從而全方位提升半導(dǎo)體器件的性能。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)向更先進(jìn)制程邁進(jìn),SPT 技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。它不僅是提升現(xiàn)有半導(dǎo)體器件性能的關(guān)鍵手段,更是未來(lái)芯片技術(shù)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(shù)將持續(xù)發(fā)揮重要作用,與其他半導(dǎo)體工藝相互配合,共同推動(dòng)整個(gè)行業(yè)不斷向前發(fā)展 。

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目前就就職于Foundry大廠工藝整合工程師,每天堅(jiān)持更新行業(yè)知識(shí)和半導(dǎo)體新聞動(dòng)態(tài),歡迎溝通交流,與非網(wǎng)資深PIE。歡迎關(guān)注微信公眾號(hào):國(guó)芯制造

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