對(duì)于65nm節(jié)點(diǎn)之前的器件來說,通常只采用一道拉應(yīng)力氮化硅作為刻蝕阻擋層,可以提升(100)晶面硅襯底上<100)晶向的NMOS的電子遷移率,且對(duì)PM(B沒有負(fù)面作用。

   當(dāng)半導(dǎo)體工藝發(fā)展到45nm節(jié)點(diǎn)以下時(shí),如何加大PMOS的載流子速度逐漸被提上日程, KDZTR6.2B在這種情況下,業(yè)界先驅(qū)者開發(fā)出雙極應(yīng)力刻蝕阻擋層[29~3凵,通過采用壓應(yīng)力氮化硅來提升(100)晶面硅襯底上<110)晶向的PMOS器件的空穴遷移率。這里簡(jiǎn)單介紹一下制造 雙極應(yīng)力刻蝕阻擋層的I藝流程。

   (1)包括自對(duì)準(zhǔn)硅化物形成在內(nèi)的前續(xù)工藝;

   (2)金屬前通孔拉應(yīng)力刻蝕阻擋層(氮化硅)沉積;

   (3)去除PMOS器件區(qū)域的拉應(yīng)力氮化硅;

   (4)金屬前通孔壓應(yīng)力刻蝕阻擋層(氮化硅)沉積;

   (5)去除NMOS器件區(qū)域的壓應(yīng)力氮化硅;

   (6)金屬前絕緣層沉積及后續(xù)工序。

   為覆蓋有雙極應(yīng)力刻蝕阻擋層的補(bǔ)償式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。如文獻(xiàn)E29]所述,通過采用雙極應(yīng)力刻蝕阻擋層,NMOS和PMOS器件的驅(qū)動(dòng)電流都可以得到大幅提升,提升幅度與薄膜厚度和應(yīng)力大小的乘積成正向相關(guān),甚至可以高達(dá)。

   在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝中,硅烷和氨氣可以分別提供硅原子和氮原子,形成氮化硅薄膜,這種薄膜的組分除了含有硅和氮之外,還不可避免地被摻人一些氫離子。初期人們只是通過氣體流量和反應(yīng)電壓來調(diào)節(jié)氫含量和應(yīng)力類型及其大小,而當(dāng)半導(dǎo)體I藝對(duì)于氮化硅薄膜的應(yīng)力要求越來越高時(shí),紫外光照射工藝被引進(jìn),可以打斷氮化硅中原有的硅氫鍵和氮?dú)滏I,形成更強(qiáng)的硅氮鍵。在紫外光照射工藝的激發(fā)下,氮化硅的拉應(yīng)力最高以達(dá)到1.8GPa左右。但紫外光照射工藝也會(huì)帶來風(fēng)險(xiǎn),這種沉積后處理工藝會(huì)使氮化硅薄膜體積產(chǎn)生收縮,如果薄膜所覆蓋的器件或溝槽有較大的凸起,則容易在該處形成裂縫。一旦薄膜出現(xiàn)裂縫,應(yīng)力松弛效應(yīng)將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位,應(yīng)力作用將無法轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體器件溝道。為避免裂縫的出現(xiàn),通常會(huì)采用“沉積-紫外光照射”多次循環(huán)的制造工藝,來減小

風(fēng)險(xiǎn)。而如果要形成壓應(yīng)力性質(zhì)的氮化硅薄膜,通常會(huì)采用雙頻射頻電源的等離子增強(qiáng)氣相沉積技術(shù)[37]。高頻射頻電源通常用來解離反應(yīng)氣體,形成反應(yīng)粒子源,而低頻電源由于可以使得帶電基團(tuán)有更大的自由程,通常可以產(chǎn)生更好的轟擊效應(yīng),從而使得薄膜更為致密,并形成較大的壓應(yīng)力。