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等离子设备应力临近技术在半导体技术中的应用蚀刻

2023年09月13日 10:19:36      来源:深圳市诚峰智造有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:24

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等离子设备应力临近技术在半导体技术中的应用蚀刻:

 

       应力临近技术(Stress Proximity Technology,SPT)是近年来在*逻辑芯片工艺上广泛应用的技术。其技术原理指的是在栅极和源漏区金属化(Silicide)以后,用等离子设备蚀刻方法去除部分或全部侧墙,可以在随后沉积的应力层或者双应力层的应力能更有效地施加到沟道区,通过应力临近技术,NMOS的性能可以提高3%。而在PMOS方面,因为应力临近技术的引入,性能提升更加明显。搭配SiGe技术,应力临近金属可以提升40%的性能。

 

       应力临近技术的作用与栅极的周期尺寸或者密集程度相关。密集的栅极电路,引入应力临近技术后性能提升28%,相比稀疏栅极电路20%的提升,性能改善更加明显。这是因为在密集的栅极电路里,栅极与栅极的空间狭小,应力层沉积后的体积在引入应力临近技术前后差异明显,而应力层体积和应力层的应力施加紧密相关。

 

       应力临近技术的蚀刻方法主要分为湿法蚀刻和等离子设备干法蚀刻。在等离子设备蚀刻过程中,源漏区的金属硅化物始终暴露,而金属硅化物决定了源漏区的电阻。因此,在等离子设备去除侧墙过程中要严格控制金属硅化物的损伤。因为侧墙一般主要是氮化硅材质,因此湿法蚀刻主要采用热磷酸溶液。湿法蚀刻具有氮化硅对金属硅化物高选择比的优点,能够在施加高过蚀刻量的情况下很好地控制金属硅化物的损伤。同时,湿法蚀刻属于各向同性蚀刻,相对于等离子设备干法蚀刻的各向异性蚀刻,能够高效地去除侧墙。湿法蚀刻的缺点是化学容器的颗粒(Particle)缺陷难以控制。

 

       等离子设备干法蚀刻采用线圈耦合的高密度等离子体设备,以重聚合物气体等离子体蚀刻氮化硅侧墙。重聚合物气体主要包括CH2F2和CH3F,搭配一定量的O2气体控制,达到蚀刻氮化硅而停止在硅化物上的目的。等离子设备CH2F2/CH3F气体蚀刻时,在氮化硅表面形成的聚合物厚度远远小于在氧化硅或金属硅化物上形成的聚合物,因此在氮化硅表面,等离子设备蚀刻反应可以持续进行,而金属硅化物上则产生厚重的聚合物,因此得到较高的选择比。但是由于大量F原子的解离,等离子体对于金属硅化物仍有明显的损伤。相比较而言,等离子设备干法蚀刻氮化硅对金属硅化物的选择比要小于湿法蚀刻的选择比。

 

       通过控制工艺时间来控制蚀刻量,可以达到控制硅化物损伤的目的。等离子设备应力临近蚀刻越多,金属硅化物损伤越严重,金属硅化物的电阻值越高。另一方面,由于侧墙被全部或部分去除,降低了后续填充时的深宽比,改善了紧随其后的接触通孔停止层及层间介电层填充性能。

等离子设备

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