文档介绍：江南大学
硕士学位论文
深亚微米应变硅器件的模拟研究
姓名:施昊
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:顾晓峰
20090801
摘要随着集成电路际醯难杆俜⒄梗骞艿奶卣鞒叽缫呀肷钛俏⒚住⑸踔脸与硅工艺兼容的新材料、新性能和新结构,这已成为当前学界和业界的共识。近年来,应变硅技术和新型结构由于在提高器件性能方面的卓越表复杂的微结构分析、测量手段。目前,从实验上研究纳米应变硅器件中的应力分布、以及应力对器件性能的影响,在国内尚无开展。本文尝试使用工具对一些新型结构用模型和技术路线的正确性。其次,设计了应力引入的不同组合方式,研究了应力分布关电流特性和亚阈值特性等关键电学行为,从而明显改善器件的性能。在此基础上,深入研究了中沟道应力和器件性能受摩尔组分等参数的影响,以及关键词:应变硅;应力;:亚微米擅级。继续沿用等比例缩小的方法提高当前主流硅器件的性能受到越来越多物理、工艺的限制。为了使能保持摩尔定律预示的发展速度,必须研究开发现而备受关注。例如,典型的应变硅器件可通过在源漏区生长和在器件表面淀积褂αΤ牡胬匆牍档姥褂αΓü刂朴Ρ涮岣呖昭ㄇㄒ坡剩改善器件性能;在中可采用应力记忆技术偷砘齋张应力衬垫引入沟道张应力,通过控制应变提高电子迁移率,改善器件性能。因此,优化设计深亚微米、纳米级半导体器件的工艺、结构参数,研究应力对器件性能的影响有重要的科学意义和实用价值。然而,深亚微米半导体结构中局域的微应力、应变的精确测量通常必须借助进行二维模拟研究,探讨在器件中引入应力工程的可行性及对器件性能的影响;另外,还对新型结构进行了三维模拟研究。在实际工作中,首先使用芯苛舜硇缘挠Ρ涔鐲骷玫降墓键电学特性鏘疘。朐诶嗨乒ひ障轮谱鞯钠骷氖挡馐菽芎芎梦呛希橹ち怂与器件参数的关系。模拟结果表明引入应力工程可显著提高器件阈值电压变化特性、开中沟道应力和器件性能受牡娌惚菊饔αΑ⒈∧ず穸鹊挠跋臁W詈螅共捎設的电学特性进行了三维模拟研究,得到了合理的关键电学参数;在验证模拟方法正确性的基础上进一步研究了的其它电学特性。研究结果可以为新型应变硅器件的设计、制作、测量提供有益的参考。;模拟;;摘’要疍
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第一章绪论芯勘尘昂鸵庖—遵循着摩尔定律快速发展。根据国际半导体技术路线图琁脑げ猓凑漳壳暗姆⒄骨魇疲绦赜玫缺壤跣》。表⒈分别给出了规划的近期和远期半导体技术发展节点路线图【。然而,实际半导体技术的发展可能不会如预测的那么顺利。当器件特征尺寸进入深亚微米、超深亚微米擅领域以后,沿用等比例缩小的方法提高当前主流的猳·技术,在物理性能、工艺技术、加工设备、甚至资金投入等方面都遇到了严峻的挑战。为更好地说明这些限制,下面简单归纳一些主要的影响因素:自从年第一块集成电路从德州仪器公司问世以来,技术一直硅—
缭吹缪鼓延肫骷叽缤人跣。贾缕骷诘绯≡銮俊U舛孕〕叽缙骷寄生电容对电路性能的影响不但没有减小,反而更加严重。沟道电容约胺葱筒阍亓髯优ǘ龋档推骷绲肌T谇康鞯凸牟⒖悸侨仍亓髯涌之后,沟道中的杂质数可能小于觯Vば〕叨壬显又实木确植冀此外,硅基电路还受到迁移率不匹配的影响。在材料中,空穴迁移率仅总之,当器件尺寸缩小越来越接近极限时,必须通过开发新技术,采用新的器件结迁移率和器件驱动电流,并与当前主流硅工艺兼容,近年来应变硅技术在世界应用比较成功的几种应变引入方式分别是,在中嵌入锗硅源漏结构以及使用浅沟槽隔离,结构【】。采用以上的一种应变技术,或将多种应变技术组合,可使目势,并使继续遵循摩尔定律发展的主要解决方案。另外,以鳍式场效应晶体管为核心的多栅极新型器件结构也正在成为一性能会带来一系列影响,如薄栅氧化层的可靠性问题,载流子的迁移率退化和速度饱和,强场下低维结构的量子效应等。纳вΣ荒