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面向存储芯片的先进工艺中应变硅技术从全局应变到局部应变工程.docx
资料介绍
面向存储芯片的先进工艺中应变硅技术从全局应变到局部应变工程
——从应力衬垫到嵌入式SiGe源漏的载流子迁移率提升
引言
应变硅技术通过在MOSFET沟道中引入机械应力，改变硅的能带结构，提高载流子迁移率，从而提升晶体管的驱动电流和开关速度。在DRAM和NAND闪存的外围电路中，晶体管性能直接影响芯片的读写速度和功耗。从全局应变技术（如应力衬垫）到局部应变技术（如嵌入式SiGe源漏），应变硅技术经历了持续的演进。本文系统分析面向存储芯片的先进工艺中应变硅技术，从全局应变到局部应变工程的载流子迁移率提升方案。
应变硅的物理机制
应变对能带结构的影响
机械应变通过以下机制改变硅的能带结构：
1. 能带分裂：应变使硅的导带和价带能级分裂，降低载流子的有效质量，提高迁移率。
2. 能谷填充：在拉伸应变下，硅的导带能谷发生填充变化，电子优先占据低有效质量的能谷。
3. 价带畸变：在压应变下，硅的价带发生畸变，空穴的有效质量降低，迁移率提高。
应变类型
应变硅中使用的应变类型：
1. 双轴拉伸应变：在硅薄膜中施加双轴拉伸应变，提高电子迁移率约50%至80%。
2. 单轴压应变：在PMOS沟道中施加单轴压应变，提高空穴迁移率约50%至100%。
3. 单轴拉伸应变：在NMOS沟道中施加单轴拉伸应变，提高电子迁移率约30%至50%。
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