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半导体工艺新发展概述 摘要：半导体是我们生活当中的重要材料类型，在特征尺寸不断缩小的过程中，新技术与材料也具有了重要的产生价值。在本文中，将就半导体工艺新发展进行一定的研究。 关键词：半导体；工艺；发展概述； 1 引言 在半导体技术发展当中，特征尺寸的缩小是其一项重要的标志，在有效等比缩小的过程中，其主要研究方面即通过提高器件速度以及在芯片上对更多的功能与器件进行提升，以此实现整体性能的提升。对此，即需要做好半导体技术的研究把握，更好的做好其应用。 2 应变硅技术 在现今晶体管沟道区域当中，在迁移率不断增强的过程当中，也获得了较为显著的性能收益。同其余性能提升方式相比，以该技术实现芯片性能的提升则成为了非常重要的一项内容。就目前来说，应变工程技术在晶体管沟道内的载流子迁移率方面具有了较为广泛的应用，在栅氧厚度保持不变的情况下，使得驱动电流因此获得了较大的增长。从本质上来说，其具有两种应变类型，即本征应变以及工艺致应变。其中，工艺致应变即仅仅在单个方向上具有应变的产生，而本征应变则体现在应变绝缘层上硅晶圆当中。对于电子来说，其在硅衬底上具有最快的移动速度，在该种情况下，能够对几何性能进行充分发挥的混合晶向方案即得到了提出。在实际应用当中，应变物所具有的一项重要优势即相互间能够叠加，对于半导体制造商，其通过SiGe源以及压应力衬垫等技术的结合性应用，则能够在对晶体管迁移率提升量进行获得的基础上使期间因此具有更大的驱动电流。除了能够为逻辑器件带来优点，应变方式的应用也能够增加NAND闪存电荷的保存时间，在降低隧穿泄露电流的基础上实现DRAM刷新时间的增加。 目前，已经出现了一种将SiGe埋层应变实现对nFET器件沟道引入的新方式，对于所嵌入的SiGe来说，其通常应用在pEFT当中实现对沟道压应变的引入，该方式也称之为反嵌入SiGe法。目前，IBM公司已经通过SiGe发的应用对沟道当中的单轴张应变进行形成，同无应变类型器件相比，具有40%的迁移率提升以及15%的驱动电流提升。在沟道当中，可通过SiGe应变结构实现沟道当中的应变，且可实现对其余支撑技术形成沟道的叠加应用。而当SiGe较薄时，在限制应变外延缺陷的形成方面也具有有利作用。 3 超深亚微米技术 3.1 栅介质 在CMOS晶体管发展当中，栅介质是其中的重要组成部分，目前，栅氧化层氮化技术是晶圆制作当中的重要方式。氮氧化物是由SiO2所发展形成的，具有高击穿场电压、高介电常数以及低栅泄露的有点。在氮氧化技术不断研究的过程中，也对CMOS技术的发展起到了积极的推动作用。在氮实际引入当中，其可以分为化学、物理以及热这几种方式。在氮引入SiO2方面，则具有氮注入以及离子束建设这两种方式。对于这部分方式来说，其在实际应用当中具有无氢薄膜以及低温工作，其常用的化学方式为等离子体化学气相淀积法，能够在温度较低的环境下工作，且能够SiON薄膜实现在已有SiO2薄层以及硅上。热方法方面，则具有氮大气当中氧化层薄膜的退火处理。其中，热NH3氮化法以及等离子体法是最为常用的两种方式，通过这两种方式的应用，则能够有效达成高比例氮引入以及工艺控制的目标。在典型的氮化工艺当中，其主要工艺流程为：第一，高温NH3处理，即在原始SiO2当中实现氧气以及氮气的引入；第二，高温N2退火，从薄膜中对多余的H2进行排出；第三，低温O2浸泡，以此对前两个步骤当中所形成的SiON进行稳定处理。在这三个步骤当中，对于NH3的处理是一项关键性内容，这是因为对于器件性能来说，其将受到温度、时间以及NH3浓度的控制。高k栅极电介质方面，目前研究工作的重点即是对高k电介质/多晶硅栅极结构的测试。同时，研究者在很多方面也加大了研究力度，试图实现对击穿现象的解释，即寻找到高k电介质迁移率降低的原因。在经过研究后，提出了部分载流子迁移降低问题出现的原因同低能量光学声子散射具有一定的联系，即高k材料高度以及软声子散射高度易极化键结构。对于其余原因来说，如库仓散热也将对迁移率造成降低，但也可以通过工艺优化方式的应用对这部分不利影响进行消除，即需要在实际处理当中对栅极漏电流以及迁移率方面做出适当的取舍。 3.2 Cu互连工艺 目前，集成电路制造技术已经跨入到了新的时代，同Al相比，Cu具有更优越的抗电迁移特性以及更低的电阻率，能够在实现较小RC延迟形成的基础上使电路具有更高的可靠性，目前作为较为理想的互连线材料得到了应用。目前，大部分铜布线还处于0.18-10.13mm工艺，有四成的逻辑电路生产线在实际应用当中会对铜布线工艺进行使用。 目前，使用化学机械抛光的大马士革镶嵌工艺是目前成功在IC制造当中应用、且成熟的工艺。在该结构应用的情况下，能够有效提升铜互连的刻蚀特性，通过微通孔的应用进行上下层铜导线间的连接。在该工艺当中，通常会通过SiC以及SiN基扩散阻挡层的使用避免铜在电介质当中过多的扩散，在成型当中也将作为蚀刻停止层进行应用。同时，蚀刻停止层的质量以及沉积条件也将在较大程度上影响到器件的稳定性，对此，即需要在实际应用当中做好控制，保证扩散阻挡层具有较好的密封防潮特点，且没有针孔，能够实现低k电介质表面同铜的最优化界面。低k值电介质阻挡层方面，也需要做好其非气密性的关注，在阻挡层沉积扩散前，也需要通过圆环方式的应用对铜表面同样化合物进行消除，避免因此减少电迁移寿命。在空气当中，氧同水能够通过膜层深入到其中，阻挡层非气密性特征的存在，即能够再次氧化铜，且深入的水也将影响到介电常数，需要在实际处理中做好重视与把握。 4 结束语 在上文中，我们对半导体工艺新发展进行了一定的研究。在未来研究当中，需要进一步做好新技术的分析研究，更好的实现半导体技术的发展与应用。 参考文献 [1]黄展云,陈晖,谢德英,陈弟虎.半导体工艺实验室的建设与管理实践[J].实验室科学.2016(06) [2]包祯美.试论半导体工艺技术中如何进行超声波的检测及应用[J].科技风.2017(07) [3]赵佶.半导体工艺向14/16nmFINFET大步前进[J].半导体信息.2014(01) [4]宇野麻由子,林咏.模块封装将通过半导体工艺技术而改变[J].电子设计应用.2008(03) 本文来源：https://www.dywdw.cn/438c49f0ca50ad02de80d4d8d15abe23482f03b6.html
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2023-01-04
