應(yīng)力記憶技術(shù)介紹

應(yīng)力記憶技術(shù)（Stress Memorization Technique, SMT），是一種利用覆蓋層Si3N4單軸張應(yīng)力提高90nm 及以下工藝制程中 NMOS速度的應(yīng)變硅技術(shù)。淀積覆蓋層Si3N4薄膜后，通過(guò)高溫退火把應(yīng)力傳遞給源漏和柵極，再通過(guò)它們把應(yīng)力傳遞到溝道，同時(shí)應(yīng)力會(huì)被它們記憶，然后通常酸槽去除應(yīng)力覆蓋層Si3N4薄膜，完成工藝制程后器件表面不會(huì)再有覆蓋層Si3N4薄膜。

如圖2-13所示，覆蓋層 Si3N4會(huì)在溝道［100］方向產(chǎn)生單軸的張應(yīng)力，得到的主能谷等能面的軸向都是垂直于溝道方向，沿溝道方向的電子電導(dǎo)有效質(zhì)量和散射概率都會(huì)減小，覆蓋層Si3N4可以有效地提高 NMOS的速度。

研究表明SMT 的單軸張應(yīng)力在提高NMOS 速度的同時(shí)會(huì)降低 PMOS 的速度。為了避免SMT影響PMOS的速度，在淀積覆蓋層Si3N4后，額外增加一次光刻和刻蝕去除PMOS 區(qū)域的覆蓋層Si3N4，再進(jìn)行高溫退火。

SMT是在完成側(cè)墻和源漏離子注入后，通過(guò)PECVD淀積一層高應(yīng)力的覆蓋層Si3N4，然后通過(guò)一次光刻和干法刻蝕的工藝去除PMOS 區(qū)域的覆蓋層Si3N4，再通過(guò)高溫退火過(guò)程。在SMT中，高溫退火過(guò)程是關(guān)鍵，因?yàn)榧{米級(jí)別的器件對(duì)熱量的預(yù)算是非常敏感的，所以高溫退火工藝必須采用工藝時(shí)間非常短，并且能精確控制工藝時(shí)間的快速熱退火技術(shù)或者毫秒退火技術(shù)。高溫退火后，再利用磷酸將 Si3N4全部去除。

制備Si3N4薄膜的氣體是SiH4、NH3和N2。Si3N4薄膜中也會(huì)含有H原子，它主要以Si-H和N-H的形式存在。通過(guò)改變H原子的含量可以調(diào)節(jié)Si3N4薄膜的應(yīng)力，H原子的含量越高 Si3N4薄膜的應(yīng)力就越小，可以根據(jù)工藝的要求調(diào)節(jié)淀積Si3N4薄膜工藝的條件來(lái)改變Si3N4薄膜中H原子的含量，例如（SiH4+NH3）/N2比例越大，高頻電源功率越大，反應(yīng)溫度越低，H原子的含量就越高，那么Si3N4薄膜的應(yīng)力就越低。

圖2-14所示為SMT的工藝流程。