局部化混合晶向应变硅CMOS结构及其制备方法

描述了混合晶向技术原理以及各种硅衬底晶向的反型层中载流子迁移率特性,分析了应变硅技术对载流子迁移率的增强机理,介绍了DSL这种应变硅技术的工艺实现方法。提出了将混合晶向技术和应变硅技术两者有机结合以提高载流子迁移率的局部化混合晶向应变硅基本思路,分析了基于该基本思路的局部化混合晶向应变硅CMOS结构及其电学性能。最后详细描述了局部化混合晶向应变硅CMOS结构工艺流程,为开发高性能、低功耗CMOS集成电路提供了一个科学合理的工艺制备方法。     

一种混合晶向结构硅片研究

为15V-40V电压集成电路和MEMS传感器潜在应用,研发了两种5μm厚的混合晶向结构硅片。这种结构采用以键合SOI硅片和非选择性外延为主的方法实现。这种结构在国内首次被报道。这种结构埋氧层厚度为220nm,通过“Sirtl”缺陷显示液发现以（100）晶向为衬底的混合晶向结构硅片质量好于以（110）为衬底的混合晶向硅片。     

A 150%enhancement of PMOSFET mobility using hybrid orientation

正A high-performance PMOSFET based on silicon material of hybrid orientation is obtained.Hybrid orientation wafers,integrated by(100) and(110) crystal orientation,are fabricated using silicon-silicon bonding, chemical mechanical polishing,etching silicon and non-selective expitaxy.A PMOSFET with W/L = 50μm/8μm is also processed,and the measured results show that the drain-source current and peak mobility of the PMOSFET are enhanced by up to 50.7%and 150%at V_(gs) =-15 V and V_(ds) =-0.5 V,respectively.The mobility values are higher than that reported in the literature.     

Study of hybrid orientation structure wafer

Two types of 5μm thick hybrid orientation structure wafers,which were integrated by（110）or（100） orientation silicon wafers as the substrate,have been investigated for 15-40 V voltage ICs and MEMS sensor applications.They have been obtained mainly by SOI wafer bonding and a non-selective epitaxy technique,and have been presented in China for the first time.The thickness of BOX SiO₂ buried in wafer is 220 nm.It has been found that the quality of hybrid orientation structure with（100）wafer substrate is better than that with（110）wafer substrate by"Sirtl defect etching of HOSW".     

基于SiGe虚拟衬底的低场迁移率提升140%的应变Si沟道NMOS器件 Cui Wei(崔伟)1,2,Tang Zhaohuan(唐昭焕)2, Tan Kaizhou(谭开洲)2, Zhang Jing(张静)2,

本文研究了一种应变SiGe沟道的NMOS器件,通过调整硅帽层、SiGe缓冲层,沟道掺杂和Ge组分变化,并采用变能量硼注入形成P阱的方式,成功完成了应变NMOS器件的制作。测试结果表明应变的NMOS器件在低场(Vgs=3.5V, Vds=0.5V)条件下,迁移率极值提升了140%,而PMOS器件性能保持不变。文中对硅基应变增强机理进行了分析。并利用此NMOS器件研制了一款CMOS倒向器,倒向器特性良好, 没有漏电,高低电平转换正常。     

基于白刚玉微粉的6H-SiC单晶基片化学机械抛光材料去除率研究

碳化硅单晶基片已广泛应用于微电子、光电子等领域,如集成电路、半导体照明(LED)等,本文根据前期的研究结果,以白刚玉微粉为磨料,通过大量的实验,研究了抛光液成分(PH值、磨粒粒径与含量、分散剂、氧化剂、活性剂)、抛光盘转速以及载物台转速对SiC单晶片(0001)Si面和C面化学机械抛光(CMP)时对材料去除率的影响。研究结果表明,在SiC晶体基片化学机械抛光时,抛光液在一定的pH值、一定的氧化剂含量、一定的分散剂含量、一定的磨粒含量及尺寸下,能够获得最佳的材料去除率;抛光盘的转速对材料去除率影响较大,材料去除率随抛光压力的增加而增大,C面的材料去除率远大于Si面的材料去除率,但无论是Si面或C面,抛光后表面无划痕,经过2个半小时的抛光,表面粗糙度达到Ra1nm以下。结果表明,氧化铝(Al2O3)磨粒可用于碳化硅单晶基片的化学机械抛光,其研究结果可为进一步研究SiC单晶片的高效低成本化学机械抛光液、抛光工艺参数及化学机械抛光机理提供参考依据。     

优化CMP碱性铜抛光液配比的新方法

采用响应曲面法(RSM)和人工神经网络(ANN)分别对化学机械抛光(CMP)碱性铜抛光液的主要成分(SiO2磨料、FA/O型螯合剂、H2O2氧化剂)进行优化研究.采用RSM优化,当抛光液中磨料、氧化剂和FA/O型螯合剂的体积分数分别为10.57％,1.52％和2.196％时,Cu的抛光速率的预测值和实测值分别为924.29和908.96 nm/min;采用ANN结合人工蜂群算法(ABC)优化,当抛光液中磨料、氧化剂和FA/O型螯合剂的体积分数分别为11.58％,1.467％和2.313％时,Cu的抛光速率的预测值和实测值分别为947.58和943.67 nm/min,其拟合度为99.36％,高于RSM的94.63％,且均方根误差较低为0.199 3.结果表明,在抛光液配比优化方面,RSM和ANN都是可行的,但后者比前者具有更好的拟合度和预测准确度,为更加高效科学地优化抛光液配比提供了一种新的思路和方法.