[发明专利]一种扫描式高能微束X射线制备应变硅的方法

说明书

本发明公开了一种扫描式高能微束X射线制备应变硅的方法，涉及集成电路制造领域；该方法包括以下步骤：合成出一个Si/SiO2双层复合结构体系，其结构为上表面覆盖有二氧化硅层的硅薄膜，使用高能微束X射线按照一定先后顺序依次照射Si/SiO2双层复合结构体系中预期产生应变的区域以制备局部应变的应变硅；本发明首次使用了高能微束X射线的方法，利用微束X射线束斑面积极小的特点，实现精准选择与控制应变硅应变区域，并在不同应变区域产生大小可控的应变量的目的；该方法具有应变区域和大小精准可控，工作温度低，无引入中杂质，工艺简单，应变量范围大，对硅无损伤等优点，有望在半导体集成电路、微纳电子器件等领域广泛应用。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，具体涉及一种扫描式高能微束X射线制备应变硅的方法。

背景技术

硅是如今半导体制造业极为重要的原材料，随着芯片制造技术的不断发展与改进，应变硅技术的出现成为进一步提高芯片运行速度行之有效的手段。当硅晶格受到应力产生应变，可将传输载子之有效质量缩小，迁移率及饱和速度均增加。因此在同样组件尺寸下，若使用应变硅技术作为载子传输通道，因其电子与空穴的载子迁移率增加，可达到增加组件速度与驱动电流的目标。

目前在应变硅制作工艺上应变方式主要有两类，即衬底诱生应变和工艺诱生应变。衬底诱生应变的方法一般是在衬底上外延晶格不匹配的材料，包括Si衬底上生长应变的SiGe材料和在SiGe虚衬底上生长应变的Si材料。这种方法优点是可同时提高电子和空位迁移率，但缺点是无法获得相对大的应变，且当衬底Ge含量较高时，由于晶格失配愈发严重而在SiGe/应变硅界面形成大量位错缺陷俘获电子成为带点中心，对电子运动造成库伦散射，从而减低迁移率，而且当外加有效电场增大时，空穴迁移率也会下降，最重要的是工艺整合困难(Douglas J Paul.Si/SiGe heterostructures:from material and physics todevices and circuits[J].Semiconductor Science and Technology,2004)。

工艺诱生应变是通过对一些Si MOS常规工艺进行控制或调节，从而实现在器件沟道处产生应变。主要工艺包括源/漏工程(S/DEngineering)，应力帽层技术(stressedliner)，以及浅槽隔离技术(STI)等。源/漏工程优点是成本低，但需引入高温，并可能产生闭锁效应(D.Zhang,B Y Nguyen,T.White,et al.Embedded SiGe S/D PMOS on thin bodySOI substrate with drive current enhancement[J].VLSI Technology,2005)。应力帽层技术优点是使n和p沟道内硅的迁移率均有所提高，缺点是盖帽层沉积过程不同方法亦或引入高温，亦或难以去除杂质及颗粒沾污，亦或成本过高，且氮化硅帽层较脆易破裂，引起应力释放使应变量变小(D A Antoniadis,I Aberg,C Ni Chleirigh,et al.ContinuousMOSFET performance increase with device scaling:the role of strain andchannel material innovation[J].IBM Journal of Research and Development,2006)。浅槽隔离工艺中由于STI槽间距不能太小，限制了产生应变的最大值(Y M Sheu,K Y YDoong,C H Lee,et al.Study on STI mechanical stress induced variations onadvanced CMOSFETs[J].Microelectronic Test Structures,2003)。

此外，如今一个重要研究方向是整合多种应变技术以进一步改善器件性能，而这大大提高了制备工艺中预处理及处理环节和集成电路工艺整合过程的难度，增加了应变工艺模块对电路成品率和可靠性的影响。

发明内容