文档介绍：复旦大学
博士学位论文
基于高k栅介质的Ⅲ--Ⅴ族化合物半导体MOS器件研究
姓名:王晨
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张卫
2012-03-31
摘要驮銮啃统⌒в堋5保珻器件跟随摩尔定律不断的按比例缩小已有几十载。随着单的问题。功耗限制将是未来晶体管技术需要考虑的主要因素之一。理论上功耗密度主要取决于电源电压。随着基于的技术越来越不能满足未来晶体管的技术发展要求,科研界和工业界正在研究通过采用高载流子传输特性的材料,实现低电源电压,即低功耗高性能器件。在这一系列的非技术中畍族技术是最有希望解决这一问题的途径之一。因而对獀族技术的研究具有非常重要的现实应用意义。论文紧接着回顾了甐族际醯耐暾⒄,所以,在某种程度上錗技术的发展史也可以说是甐族材料上生长栅氧工艺技术的发展史。现,解决了甐族化合物半导体上高介电常数曲一尼ぱ踅橹实纳の侍狻外,论文还对其理论模型的发展主要是栅氧和半导体之间界面特性物理模型的发展进行了补充调研。在科学调研的基础上,论文分析提出了畍族际豕ひ应用面临的主要问题。。!T诖罅课南椎餮械幕∩希芙崃薶甼/7椒ù诱ぱ跞毕萏亓髯酉煊Φ慕嵌妊芯空庑┪侍狻NA私ù车目焖買甐。电频电路传输线阻抗匹配的问题;器件位移电流信号的误差问题;高频电路测试中电源匹配效应的问题。实验测试器件采用大学制备的以基于的互补型金属氧化物半导体元内晶体管的集成度及工作频率越来越高,器件功耗密度开始成为一个越来越重要因此,本文特别强调由于原子层淀积,技术的出从某种意义上说,际跏荌—錗技术发展史中里程碑式的进步。另上存在的主要问题:积累区电容频散以及电流回滞效应,<际跷侍猓,为栅介质的,时,在栅长为⒀趸鉇厚度为。戏⑾至思锹夹愿叩穆┑复旦大学博士学位论文
器件。当%时,在栅长为的主要问题——电流漂移。与表面上明显的的栅氧缺陷的响应。经过深入研究计算得到。螦一,低于多数甼类材料的报道数值。高质模型,成功移特性的物理机制,测试研究了从室温高至时器件电流漂移的温度特性。另外,大多数的窄带甐族半导体材料由于具有超高电子传输特性而受到广疘喜馐缘搅死嗨芐疭母频曲线——清晰的积累区、耗尽区以及反型区,计算出其禁带中央的界面缺陷流为痬T诶┱沟目焖買猇。测试平台上,测试栅长为的骷玫奖戎绷鞯缌鞔プ笥业谋菊鞯缌鳎⒎现无小于栅氧缺陷态密度大约为量的そ橹室泊硬牧咸匦苑矫嫜橹ち薃的超高电流特性。其次,受到表面上费米能级非钉扎效应的启发,研究制备了以Uそ橹什煌虻腎蚳上、氧化层穸任的戏⑾至吮曛拘愿叩牡缌魑/。在同样的偏压测试条件下,,在砻嫔戏⑾至思负跷A愕牡缌髌铺性。结合能带图提出了电荷中性位置平移解释了街志虮砻嫔系缌鞔笮∫约捌铺匦缘木薮蟛钜臁4四P屯视糜和不同晶向表面上的器件特性差异。为了进一步理解骷缌髌采用两层缺陷模型模拟计算得到的曲线与实验测得的曲线吻合良好。,且大约在高于半导体表面导带底奈恢谩泛的关注。通过传统的电容电压.,约暗绲挤椒ㄒ丫能足够准确表征其缛莸慕缑嫣匦浴U攵云湮锢硖氐悖岢霾捎梦露认喙的电容电导方法研究—约癶狹系统。白搭建的测试平台能够满足温度低至逼骷牡缛莸缪购偷绲嫉缪剐藕挪馐浴Mü露认喙氐腃性变化分析获得半导体表面费米能级随着栅电压调制的移动状况。由于低温抑制了少数载流子的过多响应,在翧态密度大约为/。同时,为了进一步扩展甐族半导体材料不同晶向上的研究,对疘虯疘也进行了从室温低至钡腃匦匝芯俊=峁な档蔽露任保贗表面上费米能级是部分钉扎的,而嫔先捶⑾至私隙傅腃髦铺复旦大学博士学位论文摘要疘.—疘
。当%ⅰ.时,在栅长为性,并且通过计算得到其界面缺陷态密度大约为/<扑憬峁以上工作均是有关甐族的系统研究。为了最终实现甐技术,对甐族的研究也是同等重要的。由于大多数的畍族半导体材料缺少优异的空穴传输特性,所以目前为止只有很少有文献涉及此类研通过甐族半导体材料空穴传输特性以及电荷中性位置模型分析,选择的沟道材料。实验制备了以关态电流。比较计算了各种工艺条件下的界面态缺陷密度,从界面特性的角度验证了工艺优化的结果。在∧ぞ哂薪系偷恼ぢ┑缌鳌⒒矍胶木∏隙傅淖1湟约盎累区较小的电容频散效应。通过温度相关的电导方法和边界缺陷分散模型计算了四7⑾值砘笸嘶鸸ひ处;无ひ盏腁籪U庑┘扑憬峁垦橹ち薍/计算发现在疓低成螾工艺是界面质量和栅氧介质质量之间的折中选择。根据工艺条件分析了魅踅缑嬷柿康脑颍岢隽烁慕耐揪丁