高κ柵介質(zhì)Ge MOS器件遷移率模型及制備工藝研究.pdf

1、隨著器件尺寸的不斷縮小和電路集成度的不斷提高，高k /多晶硅柵結(jié)構(gòu)中的費(fèi)米釘扎使得多晶硅不再是理想的柵電極。有研究稱高k /金屬柵結(jié)構(gòu)不僅可以獲得低柵薄層電阻、無耗盡的柵、還可以使由高k層產(chǎn)生的光學(xué)聲子與溝道載流子之間的耦合減小，對(duì)溝道載流子遷移率的提高有顯著效果，這使得金屬柵逐漸呈現(xiàn)出取代多晶硅柵的趨勢。目前，高k /金屬柵結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為世界上一些知名半導(dǎo)體公司的研究焦點(diǎn)。在對(duì)柵電極研究的同時(shí)，高k柵介質(zhì)制備工藝以及MOS電容的電特性研

2、究仍然是當(dāng)前的熱點(diǎn)。 本文研究了高k柵介質(zhì)金屬柵Ge MOS遷移率模型。在器件物理的基礎(chǔ)上，考慮了MOSFET中用金屬柵代替多晶硅柵后光學(xué)聲子遷移率的變化情況。模型分析了非理想金屬柵電極中各種因素對(duì)器件光學(xué)聲子遷移率和有效總遷移率的影響，并對(duì)具有高k /金屬柵結(jié)構(gòu)器件中的光學(xué)聲子遷移率和總有效遷移率進(jìn)行了模擬分析，將其分別與具有高k /多晶硅柵結(jié)構(gòu)器件中的對(duì)應(yīng)量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)金屬柵的使用將會(huì)使溝道載流子遷移率得到很大程度的提高。

3、利用該模型，對(duì)金屬柵的屏蔽作用在理論上進(jìn)行了分析和討論，從理論上說明了金屬柵對(duì)介質(zhì)層激發(fā)的聲子確實(shí)具有屏蔽作用，能有效提高器件遷移率。 本文研究了用絕緣的氮氧化物對(duì)Ge進(jìn)行鈍化制備MOS電容的工藝，并對(duì)樣品進(jìn)行了測試。首先通過對(duì)不同條件下制得的Ge MOS電容樣品的電特性進(jìn)行分析，確定出了最合適的退火環(huán)境和退火溫度；其次根據(jù)有界面層（TaON和AlON）和無界面層Ge MOS電容樣品電特性的差異，研究了這兩種不同界面層對(duì)Ge M