在半导体工艺中,SPT 通常是指应力邻近技术(Stress Proximity Technology)。它是一种通过在栅极周围形成特定结构或沉积特定材料,将应力引入到半导体沟道中的工艺技术。具体介绍如下:
工艺流程:
SPT 技术的核心在于 “应力” 二字。在半导体器件中,载流子(电子和空穴)的迁移效率直接影响着器件的性能。SPT 工艺通过在栅极周围形成特定结构或沉积特定材料,将应力精准地引入到半导体沟道中。其工艺流程环环相扣且极为精细。
SPT 工艺首先在衬底上生长栅氧化层和栅,这是构建器件基本结构的重要基础;随后形成侧墙氧化层,并通过离子注入等方式形成轻掺杂漏区;接着构建隔离层,以隔离层定义的窗口来形成源/漏区;通过SPT等离子刻蚀将侧墙消耗部分;随后在栅、源和漏区上沉积高应力氮化物,让具有应力的薄膜离沟道更近距离一些,完成整个应力引入过程。
在应力临近技术(SPT)中,蚀刻方法主要涵盖湿法蚀刻与等离子设备干法蚀刻两种类型。等离子设备干法蚀刻过程里,源漏区的金属硅化物会始终处于暴露状态,而这一金属硅化物对源漏区的电阻起着决定性作用。基于此,在运用等离子设备去除侧墙时,必须严格把控金属硅化物所受的损伤程度,以免影响源漏区性能。侧墙材质多为氮化硅,鉴于此,湿法蚀刻通常会选用热磷酸溶液作为蚀刻剂。湿法蚀刻具备显著优势,它对氮化硅和金属硅化物有着较高的选择比,即便在施加较大过蚀刻量的情形下,也能有效控制金属硅化物的损伤,从而保障源漏区电阻的稳定性。从蚀刻特性来看,湿法蚀刻属于各向同性蚀刻,与等离子设备干法蚀刻的各向异性蚀刻有所不同,它能够更为高效地实现侧墙去除。不过,湿法蚀刻也存在弊端,在蚀刻过程中,化学容器内的颗粒(Particle)缺陷难以得到有效控制,这可能会对蚀刻的最终质量产生一定影响 。
SPT 工艺的作用主要是改善 MOS 器件的电学性能,具体体现在以下方面:
从微观角度来看,它能够显著提高载流子迁移率。在 SPT 工艺的作用下,沟道中形成了特殊的应力分布,从沟道中心到沟道边缘,应力呈逐渐增大的趋势。这种应力分布打破了常规的电子或空穴运动环境,为它们创造了更高效的移动条件,极大地提升了器件的导电性能。
在宏观的半导体制造过程中,SPT 技术也展现出重要价值。对于先进技术而言,相邻栅极之间的空间日益狭小,在形成层间介电层(ILD)时,间隙填充成为一大难题。而 SPT 处理能够有效改善间隙填充工艺的余量,保障工艺的顺利进行,提高半导体制造过程中相关工艺的质量和稳定性。
不仅如此,在一些工艺中,通过缩小栅极两侧的栅极侧墙厚度,沉积应力层,进一步缩小应力层与半导体衬底和栅极之间的距离,能够显著提高应力层对半导体衬底及栅极的应力作用,从而全方位提升半导体器件的性能。
随着半导体行业向更先进制程迈进,SPT 技术的重要性愈发凸显。它不仅是提升现有半导体器件性能的关键手段,更是未来芯片技术突破的重要支撑。在追求更高性能、更低功耗芯片的道路上,SPT 技术将持续发挥重要作用,与其他半导体工艺相互配合,共同推动整个行业不断向前发展 。
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