在 CESL 層下側壁結構傳遞應力至通道的關係

在汲極與源極、口袋植入 (halo implant) 以及閘極的製程後，沉積一層 介電層，並往垂直的方向作回蝕，使得在閘極的兩側被殘留下來的多晶矽氧 化層，稱之為側壁 (spacer 或 offset spacer) ，spacer 通常以氮化矽 (SiN) 或 傳統的二氧化矽 (SiO₂) 為主，此外，spacer 對於自動對準矽化物 (silicide)

圖 2-37 CESL 層藉由 spacer 傳遞應力至通道知識意圖[23]

圖 2-38 spacer 材料影響傳遞應力之重要參數 (a) 蒲松比之探討 (b) 楊氏係 數之探討[23]

如上述所言，在 spacer 垂直方向的回蝕的製程中，在閘極的表層其實尚 有一層極薄的氧化層，若 spacer 材料為影響應力的重要參數，則閘極表面極 薄的氧化層便不可忽視，如圖 2-39 較薄區域為二氧化矽層，較厚區域為氮 化矽層，若是調整 spacer 間二氧化矽與氮化矽的比例，探討其兩者之間的特 性比例，如圖 2-40 發現 spacer 材料以氮化矽之輸出特性相較於二氧化矽來 的好，便可得知調整 spacer 的寬度，能控制電晶體元件的特性。由於 spacer 也拉長了汲極與源極之間的距離，除了能得到應力傳遞的效用，也有助於抑 制元件的短通道效應。

圖 2-39 電晶體中 spacer 結構之示意圖[23]

圖 2-40 spacer 結構中以氮化矽與二氧化矽為材料之輸出特性比較圖[23]

而在 spacer 製程的結構中，若只考慮受力的變形，又可分為 D-shape spacer 與 L-shape spacer，如圖 2-41上述所言，在覆蓋 CESL 層的電晶體中，

spacer 除了擔任傳遞力量至通道的重要角色之外，在結構的不同又有不同能 量傳遞的表現，如圖 2-42，可以發現 L 型 spacer 結構在承受 CESL 層垂直方 向的力量較為集中，在影響其餘 CESL 層部分的結構上並不顯著，反之，

D-shape spacer 在承受 CESL 垂直方向的力量時，會受到間接效應的影響，

使得頂部 CESL 層的結構會影響到側邊 CESL 層結構以及底部 CESL 層結構，

如圖 2-23 所示。由於不同結構會使得應力在結構中傳遞時，產生不同方向 的互相拉扯，間接效應便為討論的重要課題，但從文獻[20]之實驗結果中得

知。圖 2-43為一 L-shape spacer 之結構示意圖，圖中設定 L-shape spacer 的 通道方向長度以 30 nm 表示，但其實際厚度為 10 nm，而為了考慮 CMOS 製程技術，圖 2-44將電晶體元件以串聯的方式串起來，比較 L-shape spacer 與 D-shape spacer 結構受到 CESL 層應力下，通道區域中垂直力與平行力之 比較[16]，圖中指出同樣在 spacer 的通道方向長度為 30 nm 時，L-shape spacer 所得到的應力傳遞情況較 D-shape spacer 佳，達到性能相似於 D-shape spacer 通道方向長度為 10 nm，由於尺寸的調整越來越精密，以至於在設計結構參

圖 2-41 D-shape spacer 與 L-shape spacer 結構之示意圖[17]

圖 2-42 D-shape 與 L-shape 結構受到間接效應的示意圖[17]

圖 2-43 L-shape spacer 結構之示意圖[16]

圖 2-44 D-shape 與 L-shape 之比較圖[16]

表 2-7 D-shape spacer 與 L-shape spacer 之比較圖[16]

圖 2-45 D-shape spacer 與 L-shape spacer 之比較圖[16]