AlN、ta-C薄膜制備及其在SOI技術(shù)中的應(yīng)用研究.pdf

1、SOI材料可成功的應(yīng)用于微電子的大多數(shù)領(lǐng)域,但由于其SiO<,2>絕緣埋層的自熱效應(yīng),使其在高溫高功率器件中的應(yīng)用受到局限.科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)此問題進(jìn)行了大量的研究,并提出了一些可行性方案.為解決此問題,該文提出采用熱傳導(dǎo)性能較好的絕緣層取代SiO<,2>薄膜來解決.為開發(fā)具有不同絕緣層材料的新型SOI材料和技術(shù),我們首先針對(duì)傳統(tǒng)SOI結(jié)構(gòu)以及新型SOI結(jié)構(gòu),建立了適用于"電-熱-結(jié)構(gòu)"分析的電熱模型,并分析了溫度變化對(duì)遷移率、載流子濃度、

2、閾值電壓、源漏特性等SOI器件主要電學(xué)特性參數(shù)的影響情況,發(fā)現(xiàn)溫度升高將使器件溝道遷移率和閾值電壓下降,并影響器件的源漏特性及本征載流子濃度,這一觀察有利于進(jìn)一步從理論上探討和研究功率器件的自熱效應(yīng)給器件性能帶來的負(fù)面影響.另外,該文還研究了SOI器件運(yùn)行過程中,由于自身功耗而導(dǎo)致的自加熱過程以及散熱過程的特點(diǎn).為定量研究不同環(huán)境溫度條件下,由于器件功耗導(dǎo)致的晶格溫度和內(nèi)部熱應(yīng)力在器件中的分布情況,我們采用ANSYS v6.1有限元分析

3、軟件,模擬了不同器件結(jié)構(gòu)受到自熱效應(yīng)影響的程度.分別從電-熱-結(jié)構(gòu)的相互作用等方面研究了自熱效應(yīng)對(duì)SOI結(jié)構(gòu)的影響.研究結(jié)果表明,A1N、金剛石(diamond)、四面體非晶碳膜(Tetrahedral amorphous carbon,簡(jiǎn)稱ta-C)等薄膜的熱傳導(dǎo)性能均遠(yuǎn)優(yōu)于SiO<,2>薄膜;應(yīng)力沿器件縱向分布的結(jié)果表明,SiO<,2> SOI和diamond SOI器件的應(yīng)力沿縱向的變化幅度較大,采用ta-C薄膜可以有效降低此幅度