Intel、IBM 22/15nm制程部分關(guān)鍵制造技術(shù)前瞻

　　不過ETSOI技術(shù)也有其難點(diǎn)，由于SOI層的厚度極薄，因此很容易受到損壞。而且為了避免對SOI層造成損壞，在制造漏/源極時(shí)不能采用傳統(tǒng)破壞性較強(qiáng)的離子注入技術(shù)，必須采用就地?fù)诫s技術(shù)(in-situ doping)。“我們采用的是不會(huì)損害ETSOI層的就地?fù)诫s技術(shù)。我們首先生成柵極隔離層，然后在漏源區(qū)用外延技術(shù)沉積生長出漏/源極，形成外延層(圖中的epi)并在漏/源極的生長過程中同時(shí)就地?fù)诫s所需的雜質(zhì)元素，然后我們會(huì)對晶體管進(jìn)行加熱處理，令漏源極中的摻雜原子向溝道方向擴(kuò)散，形成擴(kuò)散層(圖中的ext)。而加熱處理過程中我們使用的尖峰退火技術(shù)(spike anneal )則不會(huì)對ETSOI層的結(jié)構(gòu)造成不必要的損害。”

　　隸屬IBM技術(shù)同盟的GobalFoundries的技術(shù)開發(fā)經(jīng)理John Pellerin也表示這種FD-ETSOI技術(shù)很快便會(huì)付諸實(shí)用，不過他表示：“但是我們現(xiàn)在很難說具體什么時(shí)候會(huì)轉(zhuǎn)向這種技術(shù)。”Pellerin表示，F(xiàn)D-SOI技術(shù)從應(yīng)用結(jié)構(gòu)上看與現(xiàn)有的PD-SOI技術(shù)非常相近，“我們只需要把SOI層的厚度變薄，并想辦法解決ETSOI帶來的一些問題即可，其它的部分則和傳統(tǒng)的制造工藝基本相同。”當(dāng)然ETSOI技術(shù)仍有許多其他的問題需要解決，比如如何減小器件的寄生電阻等等。

　　IBM的下一步：finFET

　　另據(jù)Pellerin表示，在ETSOI技術(shù)發(fā)展的下一步很可能會(huì)開始啟用finFET立體型晶體管結(jié)構(gòu)，兩者的關(guān)系就像我們從PD-SOI過渡到FD-ETSOI那樣。“我看不出來ETSOI和finFET兩種技術(shù)之間存在什么矛盾之處，而且采用平面型結(jié)構(gòu)ETSOI技術(shù)所能達(dá)到的晶體管密度總會(huì)出現(xiàn)發(fā)展瓶頸，而finFET則可以解決這種問題。”

　　2009年，IBM公司增加了用于實(shí)驗(yàn)finFET效能的晶圓樣片數(shù)量，據(jù)他們表示，finFET技術(shù)所帶來的性能提升“令人非常滿意。”不過 finFET與平面型晶體管之間各有優(yōu)劣。“平面型晶體管結(jié)構(gòu)并不需要對傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行太多改進(jìn)，過去30年來人們所使用的很多技術(shù)都可以應(yīng)用在平面型結(jié)構(gòu)的ETSOI里，而要進(jìn)一步升級為finFET結(jié)構(gòu)，所需要的制造工藝則復(fù)雜得多，這種技術(shù)對光刻和蝕刻技術(shù)提出了很高的要求。”

　　ETSOI輔助技術(shù)：SiC硅應(yīng)變技術(shù)

　　在22nm節(jié)點(diǎn)，看起來至少1家以上的大型廠商會(huì)采用向NMOS管的漏源區(qū)摻雜碳原子的方法來為溝道施加拉伸應(yīng)力，以形成應(yīng)變硅。IBM在描述自己的 FD-ETSOI工藝時(shí)曾經(jīng)提到，他們會(huì)在沉積NMOS管的漏源極時(shí)向極內(nèi)摻雜碳雜質(zhì)。而且另外一家IBM工藝技術(shù)聯(lián)盟的成員Applied Materials公司也分別在去年的IEDM和今年的Semicon會(huì)展上兩次強(qiáng)調(diào)了這種SiC硅應(yīng)變技術(shù)的可行性。

　　那么外界對SiC 技術(shù)的評價(jià)如何呢?據(jù)GlobalFoundries公司的Pellerin表示：“我們正在關(guān)注SiC硅應(yīng)變技術(shù)，并且正在考慮在我們的22nm及更高級別制程中使用這項(xiàng)技術(shù)。”在目前的工藝尺寸條件情況下，要想很好地控制漏源區(qū)的離子注入過程將是一項(xiàng)非常復(fù)雜的任務(wù)，而在IBM的FD-ETSOI工藝中，NMOS中使用的SiC硅應(yīng)變技術(shù)則與PMOS中的SiGe硅應(yīng)變技術(shù)一樣是采用外延沉積實(shí)現(xiàn)的，不必再為如何控制離子注入而擔(dān)憂。他并表示：“如何在NMOS管中應(yīng)用硅應(yīng)變技術(shù)將是另外一個(gè)改善晶體管性能的關(guān)鍵技術(shù)。”

　　相比之下，Intel的Bohr則完全改變了他對SiC硅應(yīng)變技術(shù)的態(tài)度，他過去曾經(jīng)表示 Intel更傾向于使用SiC硅應(yīng)變技術(shù)，不過最近他在IEDM2009會(huì)議中接受采訪時(shí)則表示他不愿意就Intel在SiC硅應(yīng)變技術(shù)方面取得的進(jìn)展發(fā)表任何評論。而會(huì)上代表Intel做有關(guān)Intel 32nm制程技術(shù)演講的Paul Packan則在演講后回答記者提問的環(huán)節(jié)沒有理會(huì)一位記者提出的有關(guān)SiC硅應(yīng)變技術(shù)在32nm制程N(yùn)MOS結(jié)構(gòu)中應(yīng)用狀況的問題。