环栅器件沟道应力及完整性的在线无损检测 | 复旦张卫/徐敏课题组NSO

环栅晶体管（Gate-All-Around FET, GAAFET）在鳍式场效应晶体管（FinFET）的基础上发展而来，是晶体管器件的重要发展方向之一。如果能够在制造工艺中，在线无损检测环栅器件的沟道应力和完整性，则能够实时掌握制造流程的工艺健康程度，为生产良率提供保证。

针对上述问题，复旦大学微电子学院张卫/徐敏课题组基于共聚焦拉曼测试系统，结合DTCO技术，在自主开发的环栅晶体管工艺流程中，实现了沟道应力的无损检测，并且展示了该应力表征技术在检测器件沟道完整性上的可能性。相关工作发表于《国家科学进展》（National Science Open, NSO）。微电子学院博士生黄自强为第一作者，张卫教授、徐敏研究员、王晨副教授为共同通讯作者。

具体而言，研究者通过设计高密度排列的纳米线沟道提高测试的信噪比，同时对比分析不同结构下的线扫拉曼光谱，可以在纳米尺度下有效表征出纳米片沟道中应力硅峰的展宽（图1）。

图1 不同结构纳米片的线扫拉曼光谱和Si-Si半峰宽

应用此方法，研究者成功得到了环栅器件制备过程中的应力演变曲线，该曲线与DTCO仿真数据相吻合（图2）。

图2 环栅器件制备过程中的沟道应力演变和应力传递机理

此外，文中还展示了通过应力测试来反映制造工艺良率的可能性。在沟道存在缺陷的环栅器件中，沟道应力会偏离理想行为（图3），这一表征信息可为沟道工艺良率提供关键信息反馈。该方法也使得环栅器件中源漏外延的在线缺陷检测成为可能。

图3 有缺陷的纳米片沟道中，沟道应力的演变偏离理想情况

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A Non-Destructive Channel Stress Characterization for Gate-All-Around Nanosheet Transistors by Confocal Raman Methodology

https://doi.org/10.136‍0/nso/20220027