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离子注入2026年9月3日·作者 Joseph Swann

7nm选择性eSi源漏生长:材料交接、掺杂与接触条件

选择性eSi生长是源漏材料形成工序。在SemiFlows的7nm教学流程中,第136步 eSi Growth位于第134步 eSi Spacer and Cavity Etch和第135步 Post Etch Clean之后。本步交付的是供后续使用的材料与几何状态;仅凭工序名称,不能确定掺杂配方、应变收益或已形成低电阻接触。

从暴露的生长表面开始

暴露的晶体硅为外延提供晶格模板。周围介质边界帮助限定预期生长位置;侧墙是排除生长的边界,不是晶体模板。表面准备和污染会影响成核及晶体连续性 。

对照需要生长的半导体表面与应保持清洁的区域,检查已有凹槽形状和后续生长轮廓是否适合周围结构。这些检查针对本步形成的材料,不代表器件性能必然改善。

Process checkpoint · 工艺坐标

7nm/SD/Step 136
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工艺截面示意图 · 7nm FinFET · 步骤 136

理解 eSi Growth 的工艺作用

对照第136步生长表面与下游交接,分开判断激活、应变和接触条件。

与「7nm选择性eSi源漏生长:材料交接、掺杂与接触条件」相关的流程位置:7nm FinFET · SD · Step 136

阅读基础导览第 3 章→
查看这一步的工艺作用→账户访问范围在步骤页确认

分开检查生长与选择性

气相外延通过表面反应提供可吸附、迁移并并入生长晶体的物种。半导体与介质表面的反应、成核差异,使选择性生长成为可能 。在沉积/刻蚀方法中,生长和去除相互竞争。已有高磷Si:P源漏研究讨论的是其特定工艺的选择性和集成选择,不能证明每一道eSi工序都具有完美选择性 。

检查寄生成核、晶面演化和交给下一工序的形貌。在目标表面成功生长,不等于所有介质区域都没有沉积,也不等于相邻材料始终保持电学隔离。

区分掺杂掺入量与电学激活

生长中引入掺杂时,总化学掺入量与电学活性部分是不同的量。高磷Si:P研究讨论了磷—空位复合体,以及高磷掺入量对其特定材料和集成过程的影响 。这支持把激活作为独立问题检查,不能据此宣布每一层eSi都已完全激活。

活性载流子、迁移率和几何形状共同影响半导体内部的导电。片电阻还取决于导电层厚度 。仅改变总掺杂掺入量,不能确定当前教学步骤中这些量如何变化。

将接触输运与材料电阻分开

金属—半导体接触在后续形成,其比接触电阻率依赖界面和载流子条件。在合适的势垒条件下,较高活性载流子浓度可以增强隧穿;这是界面机制,与半导体片电阻不同 。

Vohra等人比较了用于Ge nMOS器件的多种外延材料,包括Si:P的磷激活和接触表现。结果依赖具体材料叠层及工艺兼容性 。这是有条件的文献案例,不是第136步的量测,也不是本7nm教学流程的性能保证。

分别看材料电阻、比接触电阻率和总接触电阻。接触尺寸、界面化学和电流扩展也影响后续结果;外延完成不代表接触已经形成。

将应变作为材料体系问题

当前Flow另有独立的eSiGe Growth工序。硅锗应力源的一般解释,不能证明eSi Growth沉积的是SiGe。Si:P研究考察其自身材料体系的应变与电学性质 ;不能只因工序名含外延,就把该研究结果赋给当前步骤。

应变传递取决于实际组分、几何、约束和松弛状态。对第136步,应先核清形成了什么材料与形状,再依据对应材料体系的证据判断可能的应变收益。

追踪真实的下游交接

第136步之后是第137步 Post Epi Rinse及保护侧墙工序。紧接着交付的是已生长材料和供后续使用的表面/轮廓,不是已完成的接触。

查看交互式步骤时,可以依次检查:

  • 哪些暴露晶体区域承接预期生长?
  • 排除生长的介质区域是否出现非预期沉积?
  • 晶面和图形相关生长如何影响下游表面?
  • 涉及掺杂或应变时,哪些条件和证据能确定激活或应力传递?
  • 哪些电学和界面结果仍需要后续工序建立?

查看真实步骤

打开第136步 eSi Growth。

用当前步骤对照上游凹槽/清洗状态、生长结构和下游交接。该链接进入现有7nm阅读路径,全文按当前账户权限提供;内容用于理解原理与集成交接。

常见问题

选择性eSi生长在本教学流程中完成什么?

它在预期的源漏生长表面补充半导体材料,交付材料/轮廓状态。本步本身不确定掺杂配方,也不保证激活、应变或接触性能。

硅外延是否一定产生有益的拉伸应变?

不是。应变收益取决于材料体系、几何、约束和松弛。另有eSiGe工序,不能证明eSi Growth具有某个特定应变结果。

片电阻降低是否等同于接触输运改善?

不是。片电阻描述半导体层内的导电;后续金属—半导体接触还取决于界面和势垒条件。仅提高总掺杂掺入量,不能保证这两种量中的任一种改善。

参考来源

[P1] 论文2016

(Invited) Selective Epitaxial Growth of High-P Si:P for Source/Drain Formation in Advanced Si nFETs

E. Rosseel, S. Dhayalan, A. Hikavyy, R. Loo, H. Profijt, D. Kohen et al.

DOI: 10.1149/07508.0347ECST

[P2] 论文2020

Source/Drain Materials for Ge nMOS Devices: Phosphorus Activation in Epitaxial Si, Ge, Ge1−x Sn x and Si y Ge1−x−y Sn x

A. Vohra, I. Makkonen, G. Pourtois, J. Slotte, C. Porret, E. Rosseel et al.

DOI: 10.1149/2162-8777/ab8d91

[T1] 教科书2000

Silicon VLSI Technology - Full

James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin

Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379

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常见问题

选择性eSi生长在本教学流程中完成什么?
它在预期的源漏生长表面补充半导体材料,交付材料/轮廓状态。本步本身不确定掺杂配方,也不保证激活、应变或接触性能。
硅外延是否一定产生有益的拉伸应变?
不是。应变收益取决于材料体系、几何、约束和松弛。另有eSiGe工序,不能证明eSi Growth具有某个特定应变结果。
片电阻降低是否等同于接触输运改善?
不是。片电阻描述半导体层内的导电;后续金属—半导体接触还取决于界面和势垒条件。仅提高总掺杂掺入量,不能保证这两种量中的任一种改善。

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目录

  • 从暴露的生长表面开始
  • 分开检查生长与选择性
  • 区分掺杂掺入量与电学激活
  • 将接触输运与材料电阻分开
  • 将应变作为材料体系问题
  • 追踪真实的下游交接
  • 查看真实步骤
  • 常见问题

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