文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
应变硅MOS器件阈值电压模型研究
姓名:尹湘坤
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:刘红侠
20100101
摘要应变硅技术通过在器件的沟道中引入应力来提高载流子的迁移率,杂的工艺,因而正在作为一种廉价而高效的技术得到越来越广泛的应用,延续着本文修正了应变硅和应变的材料参数以及能带模型,建立了应变为精确的阈值电压模型。然后采用软件对其仿真分析,证明了该模型的正新结构,并设计了一套基于现有工艺的制造流程。通过求解二维泊松方程,建立了双栅应变硅的阈值电压模型。随应,栅长可缩短至。利用建立的阈值电压模型,本文还模拟了器件关键参数果,对这些参数进行优化,提出了较为合理的器件参数值。关键词:应变硅骷兄档缪顾从而提升器件的性能,而且应变硅技术以体工艺为基础,不需要太过复摩尔定律的发展。器件内电势分布的二维泊松方程,通过代入边界条件求解方程,得到了较确性。为了解决现有应变器件存在的短沟道效应严重、亚阈值斜率增大等问题,本文提出了一种双栅应变硅后采用软件对其仿真分析,证明了双栅应变硅器件能很好地抑制短沟道效缯ぱ趸愫穸取⒂Ρ涔韬穸取榉值对器件性能的影响。根据模拟的结
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本人签名一一差塑壁西安电子科技大学本人签名:至渔硅关于使用授权的声明学位论文独创性虼葱滦声明日期:≥珥虬扛磐亟臣:丝丝:秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切法律责任。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。一说明并表示了谢意。日期:C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑导师签名:
第一章绪论应变硅研究现状降。目前,以器件等比例缩小为动力的硅集成电路技术已迈入纳米尺度,并将继续遵循摩尔定律进一步缩小器件尺寸,以满足芯片微型化、高密度化、高构将面临诸多难题:短沟道效应非常严重;栅介质厚度逐渐减小到接近结深的进一步减小导致驱动电流大幅减/;多晶硅栅的电阻随着栅长的变短而急剧增大等等。采用传统的减小特征尺寸来提高器件性能的方法越来越受到成本和技术的限制,等比例缩小技术面临越来越严峻的挑战【俊】。为了进一步提高晶体管性能,人们开始更多地去寻找其它增强器件性能的方法。如今,新材料、新工艺和新器件结构的研究成为人们的首选。其中,备受关艺的良好兼容性的应变硅技术成为国内外关注的焦点,并且已得到广泛应用。将应变引入了以为基础的集成电路和器件【俊@用应变导致的/能带不连续性,可以设计出新型的半导体器件,制作高频、应可以获得具有特殊性能的应变材料,从而提高载流子的迁移率】【,使得基器件在相同的晶体管尺寸条件下获得更大的性能提升。此外,应变硅还具有能带结构可调、与传统的体硅工艺兼容等优点【俊H绻谙钟械男矶嗉傻缏飞产线中采用应变硅材料,不但可以在基本不增加投资的情况下使生产出来的芯片性能明显改善,而且还可以大大延长花费巨额投资建成的生产线因此,应变硅技术具有很好的应用前景。在目前的集成电路产业中,应变硅技术已经被成功应用到、、的高性能逻辑技术中。预计当应变硅技术足够成熟时,它将成为制造高速器件的首选,并将在低功率芯片、模拟和低噪声射频元件等移动通讯产品等领域得到更广泛的应用。此外,由于应变硅器件能在低工作电压下得到较大的驱动电流诓痪玫慕ɡ矗Ρ涔杓际趸箍稍诒阈接τ昧域发挥更大的作用,如⒈始潜镜缒缘取近年来,国内外基于应变材料的器件研究发展迅速,应变材料及其相关器件随着集成电路产业的发展,晶体管的尺寸越来越小,单位面积上的晶体管数量遵循摩尔定律随时间指数增长,晶体管的性能也不断提升,器件的成本持续下速化和系统集成化的要求。但是,当特征尺寸缩小到纳米尺度后,传统的平面结沟道隧穿、关态漏电、功耗密度增大、迁移率退化等物理极限使器件性能恶化;注并且已得到广泛应用的就是应变硅技术。低成本、高效益、以及具有与目前工应变硅技术高速器件和电路。同时,利用和材料的晶格失配产生