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65nm高性能工艺流程之低温选择性锗硅外延技术的研究

作　者: 邹骏
导　师: 俞军
学　校: 复旦大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 65nm CMOS 低温选择性锗硅外延源/漏区刻蚀 X射线衍射技术
分类号: TN304.054
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前,半导体主流技术已经步入纳米时代,而C M O S逻辑工艺流程也遇到越来越大的挑战。本文针对我国半导体工业界最先进的、处于国际前沿的65nm CMOS逻辑高性能工艺中关键工艺技术中的低温选择性锗硅外延生长工艺技术和相关的器件结构提出了改良和创新。本论文的主要研究内容和成果如下：(1)系统研究了65nm高性能工艺流程中“低温选择性锗硅工艺”的关键工艺参数,特别针对选择性、锗浓度、温度几个方面作了实验论证和理论研究。(2) 65nm工艺中的选择性锗硅外延生长对于生长表面的要求是极为苛刻并且非常难以控制,所以如何提高选择性锗硅外延表面洁净度和如何使锗硅表面处理更加适合半导体工业化制造生产成为了65nm工艺研发中一个难点。本文所提出的“快速退火去除氧化物”加上HF-last的湿法清洗创新技术能够很好地解决这个65nm工艺研发中的技术难点。(3)由于源/漏区选择性锗硅外延技术在65nm工艺中的应用,C M O S器件结构和工艺流程发生了革命性的变化,原先的器件结构和工艺流程完全无法满足65nm工艺的要求,本文针对选择性锗硅工艺提出了新型工艺流程和CMOS器件结构。提出了由氮化硅和氧化硅组成的“栅极保护牺牲层”概念,能够在不增加任何光罩层的前提下,完全满足65nm高性能工艺流程的要求。65nm高性能工艺的研究与工艺优化是目前世界半导体制造领域的重要研究课题,本文所研究的内容具有很好的理论意义和很高的实用价值。而与之相关的工艺研究更是具有国际的先进性,并且所研究的成果都已经应用量产的65nm工艺流程中。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
第一章引言  6-9
  1.1 研究工作的技术背景  6-7
  1.2 65NM CMOS工艺的新特点  7-9
第二章 65NM关键工艺简介以及低温选择性锗硅工艺在65NM高性能工艺中的重要性  9-14
  2.1 引言  9
  2.2 65NM 高性能CMOS制造工艺流程简介  9-11
  2.3 锗硅工艺简介以及对于65NM高性能工艺技术的重要性  11-14
    2.3.1 低温选择性锗硅工艺简介  11-12
    2.3.2 选择性锗硅工艺技术的重要性  12-14
第三章低温选择性锗硅工艺技术所用实验设备以及量测设备介绍  14-20
  3.1 300毫米低温锗硅外延(SIGE LOW TEMPERATURE EPITAXY)设备  14-17
  3.2 二次离子质谱分析仪(S I M S)  17-18
  3.3 DEFECT MEASURE TOOLS(KLA-TENCOR SP2)  18-20
第四章低温选择性锗硅外延工艺研究  20-52
  4.1 引言  20-21
  4.2 选择性锗硅外延生长工艺中表面处理技术的研究  21-29
    4.2.1 选择性锗硅外延生长工艺表面处理技术的重要性  21-23
    4.2.2 锗硅工艺表面处理技术改进研究  23-29
    4.2.3 实验结果总结  29
  4.3 选择性锗硅(SIGE)外延生长机理和工艺条件研究  29-44
    4.3.1 选择性锗硅工艺技术选择性的研究  29-38
      4.3.1.1 不同衬底材料对于锗硅生长选择性的研究  29-31
      4.3.1.2 温度和反应压力对于选择性的影响  31-33
      4.3.1.3 HCL对于锗硅生长选择性的影响  33-36
      4.3.1.4 实验结果讨论  36-38
    4.3.2 锗硅工艺中锗浓度的研究  38-42
      4.3.2.1 Ge%与应力的关系  38-39
      4.3.2.2 反应气体GeH4和HCL对Ge%的影响  39-40
      4.3.2.3 温度对Ge%的影响  40-42
      4.3.2.4 实验结果讨论  42
    4.3.3 温度对于选择性SiGe外延生长的影响  42-44
      4.3.3.1 温度对于SiGe生长速率的影响  43
      4.3.3.2 实验结果讨论  43-44
  4.4 低温选择性锗硅外延生长的CMOS器件的制备  44-51
    4.4.1 选择性锗硅外延生长的CMOS新器件结构研究  44-49
    4.4.2 选择性锗硅工艺流程的研究  49-51
  4.5 小结  51-52
结语  52-54
参考文献  54-55
后记  55-56
  心得  55
  致谢  55-56

65nm高性能工艺流程之低温选择性锗硅外延技术的研究

内容摘要

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