新型凹槽柵極應(yīng)變Ge NMOS器件設(shè)計與特性研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，晶體管的特征尺寸越來越小，集成電路的規(guī)模也越來越大，采用傳統(tǒng)的等比例縮小原則提升集成電路性能的方法越來越受到物理與工藝的限制，制約了集成電路性能的進一步發(fā)展。應(yīng)變Ge材料與技術(shù)具有載流子遷移率高、能帶可調(diào)且與成熟的硅工藝兼容的優(yōu)勢，成為了延續(xù)摩爾定律進一步發(fā)展的有效途徑。
　　本文重點研究了應(yīng)變Ge材料載流子有效質(zhì)量、散射幾率和遷移率等關(guān)鍵物理參數(shù)隨應(yīng)力強度、晶面的變化規(guī)律，以及應(yīng)變Ge材料性能增強機制，分析

2、比較了應(yīng)變Ge MOS器件溝道應(yīng)力引入機制，提出了適于集成電路工藝的溝道應(yīng)力引入方法；研究了應(yīng)變Ge MOS的界面特性，分析了界面態(tài)生成的機制和柵漏電機制，優(yōu)化了柵介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，獲得了優(yōu)化的柵結(jié)構(gòu)及其制備方法；在以上研究的基礎(chǔ)上，本文提出采用多數(shù)載流子形成導電溝道的新型應(yīng)變Ge NMOS結(jié)構(gòu)，有效地解決了摻雜元素硼（B）在Ge中激活率和p型Ge載流子遷移率低的問題；為了獲得更高的器件電流開關(guān)比，進一步地提出了基于GOI的凹槽柵極應(yīng)變Ge

3、NMOS結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)非常易于集成；通過仿真軟件，研究了溝道長度、柵極凹槽角度和深度等幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對該器件閾值電壓、開態(tài)電流、開關(guān)比等電學特性的影響；定量地分析了溝道摻雜、柵極介電常數(shù)等物理參數(shù)對器件電學特性的影響，揭示了電學特性隨幾何結(jié)構(gòu)、物理參數(shù)參數(shù)的演化規(guī)律，獲得了優(yōu)化的器件結(jié)構(gòu)、物理參數(shù)；給出了優(yōu)化的凹槽柵極應(yīng)變Ge NMOS器件工藝實現(xiàn)方法，并進行了模擬仿真，結(jié)果表明，柵極氧化層應(yīng)選用高介電常數(shù)的high-K材料，且從開關(guān)比的角