與通過源漏嵌入 SiC 應變材料來提高NMOS 的速度類似,通過源漏嵌入SiGe 應變材料可以提高PMOS的速度。源漏嵌入 SiGe 應變技術被廣泛用于提高90nm 及以下工藝制程PMOS的速度。它是通過外延生長技術在源漏嵌入SiGe 應變材料,利用鍺和硅晶格常數不同,從而對襯底硅產生應力,改變硅價帶的能帶結構,降低空穴的電導有效質量。
硅的晶格常數是5.431A,鍺的晶格常數是5.653A,硅與鍺的不匹配率是4.09%,從而使得 SiGe 的晶格常數大于純硅。圖2-10 所示為在硅襯底上外延生長 SiGe 應變材料外延。SiGe 應變材料會對橫向的溝道產生壓應力,從而使溝道的晶格發生形變,晶格變小。
在 PMOS的源漏嵌入SiGe 應變材料,如圖2-11所示,PMOS 的溝道制造在[110]方向上,SiGe 應變材料會在該方向產生單軸的壓應力,該壓應力可以使價帶能帶發生分裂,重空穴帶離開價帶頂,輕空六帶占據價帶頂,從而減小溝道方向的空穴的電導有效質量,最終源漏嵌入 SiGe 應變材料可以有效地提高 PMOS 的速度。
源漏嵌入 SiGe 應變材料也是利用選擇性外延技術生長的。源漏嵌入 SiGe 應變材料的工藝的硅源有SiCl4,SiHCl3,SiH2Cl3和SiH4,鍺源有GeH4,硅源中的氯原子(或者HCI)可以提高原子的活性,氯原子的數目越多,選擇性越好,這是因為氯可以抑制Si在氣相中和掩膜層表面成核。鍺含量是 SiGe 應變材料外延工藝的一個重要參數,鍺的含量越高,應力越大。但是,鍺含量過高容易造成位錯,反而降低了應力的效果。
圖2-12所示為PMOS 的源漏嵌入 SiGe應變材料的工藝流程。
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原文標題:源漏嵌入 SiGe 應變技術
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