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嵌入碳化硅源漏-技术原理
资料介绍
技术概述
嵌入碳化硅源漏（Embedded Silicon Carbide Source/Drain，Embedded SiC S/D）技术是鳍式场效应晶体管（FinFET）工艺节点之后，针对应变硅工程发展出的核心工艺技术，主要应用于p型金属氧化物半导体（PMOS）器件中，通过在源漏区域嵌入应变SiC材料产生沟道压应变，提升载流子迁移率，最终实现器件性能提升。
随着摩尔定律推进，晶体管特征尺寸不断缩小，短沟道效应逐渐成为影响器件性能的关键问题。传统平面工艺中通过浅沟槽隔离、应力工程等方式已经难以满足进一步性能提升需求，FinFET等三维晶体管结构成为主流设计，而嵌入SiC源漏技术正是适配三维晶体管结构、进一步强化应变增强效应的关键技术方案。
技术原理
应变增强机制
碳化硅（SiC）的晶格常数与硅存在明显差异：硅的晶格常数约为0.543 nm，而碳化硅中硅原子晶格常数随碳掺杂比例改变，通常碳的原子半径小于硅，因此嵌入SiC的晶格常数小于硅衬底。当SiC被嵌入硅源漏区域后，为匹配晶格，会对沟道区域产生纵向压应力，这种压应力能够改变硅沟道的能带结构：对于p型MOSFET，空穴的有效质量会因压应变降低，同时减小载流子间的散射效应，最终提升空穴迁移率，根据公开研究数据，嵌入SiC源漏技术可以将PMOS的空穴迁移率提升15%-30%，驱动电流提升10%以上。
嵌入工艺原理
嵌入SiC源漏技术的核心是先在源漏区域进行选择性刻蚀，形成 recess（凹坑）结构，再通过外延生长在凹坑中填充SiC材料，最终完成源漏区域制备。相比传统的注入源漏工艺，嵌入式结构可以让SiC更贴近沟道区域，应力传递效率更高，应变增强效果更显著。
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