Si基双轴应变材料应变性能与关键工艺相关性研究

摘要

应变Si和应变SiGe由于其优越的电学性能并与传统的Si工艺兼容，为摩尔定律的延续提供了一种新的研究方向。在制造集成电路的过程中，工艺过程会影响应变Si和应变SiGe的应变性能，而这方面的研究又很少。为了指导工艺过程，本文将研究离子注入和热退火过程对应变Si和应变SiGe应变量的影响趋势。
　　本文首先系统研究了拉曼散射法和XRD法，建立了拉曼散射的模型，得到拉曼法表征应变Si应力的方法;分析了XRD法测试材料的物理机制，提出了XRD方法计算应变SiGe应变量的方法。基于实际工艺过程，设计了研究应变Si和应变SiGe随离子注入类型、剂量、能量以及热退火温度、时间等关键工艺技术及参数的工艺试验方案。基于试验方案进行了多次相关试验，采用拉曼和XRD测试方法，对试验片的应力、Ge组分及其分布进行测试。测试结果表明:离子注入的剂量对应变Si的几乎没影响，对应变SiGe的影响明显;离子注入的能量对应变Si的影响很小，对应变SiGe的影响显著;对于应变SiGe，P+离子比B-离子引起的弛豫现象更明显。热退火温度对应变Si的应力影响甚微，对应变SiGe的影响显著;热退火时间对应变Si影响较小，对应变SiGe的影响较大。本文获得的有益的研究成果，对于制作应变Si和应变SiGe器件工艺条件具有重要的指导作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 应变Si／应变SiGe技术

1．2．2 Si基应变材料的表征技术

1．3 本文的研究内容与章节安排

第二章 Si基应变材料的性能增强机理

2．1 Si基应变材料的晶格分析

2．2 Si基应变材料的迁移率增强机制

2．2．1 Si基应变材料的能带结构

2．2．2 Si基应变材料迁移率的增强机制

2．3 应力的引入技术

2．3．1 全局应变工艺

2．3．2 工艺应变

2．4 本章小结

第三章 Si基应变材料的表征技术

3．1 拉曼散射

3．1．1 拉曼散射模型建立

3．1．2 应变度与应力关系

3．1．3 拉曼谱应力模型

3．2 XRD测试技术

3．2．1 XRD衍射机制

3．2．2 XRD衍射方法

3．2．3 共格生长下的外延膜参数计算

3．3 其他测量技术

3．4 本章小结

第四章 离子注入对Si基应变材料应力影响的研究

4．1 试验方案设计

4．1．1 应变Si离子注入试验方案设计

4．1．2 应变SiGe离子注入试验方案设计

4．1．3 试验用片选择

4．2 离子注入对应变Si应力影响研究

4．2．1 离子注入拉曼散射结果

4．2．2 离子注入拉曼散射结果分析

4．3 离子注入对应变SiGe应力的影响的研究

4．3．1 离子注入对应变SiGe应变量影响研究

4．3．2 XRD图形分析

4．4 本章小结

第五章 热退火对改变Si基应变材料应力影响的研究

5．1 试验设计

5．1．1 应变Si热退火试验设计

5．1．2 应变SiGe热退火试验设计

5．2 热退火对应变Si应力影响的研究

5．2．1 应变Si拉曼散射图形

5．2．2 热退火应变Si应力拉曼图形结论分析

5．3 热退火对应变SiGe应力影响的研究

5．3．1 热退火对应变SiGe应力的XRD摇摆曲线

5．3．2 热退火处理的应变SiGe XRD摇摆曲线分析

5．4 本章小结

第六章 总结

致谢

参考文献