應(yīng)變硅能帶與新型硅基MOS器件結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、將近五十年前，Intel公司創(chuàng)始人之一的Gordon Moore發(fā)現(xiàn)，每個IC芯片上晶體管的集成度都以每18個月翻一番的速度增加，該論斷被稱為“摩爾定律”。業(yè)界一直通過等比例縮小器件尺寸，來提高器件的性能。但實(shí)際上，由于各種寄生效應(yīng)不能等比例縮小，而帶來的短溝道效應(yīng)、強(qiáng)場效應(yīng)、量子效應(yīng)等嚴(yán)重影響了集成電路性能的提高。然而，應(yīng)變硅技術(shù)通過裁剪Si的能帶結(jié)構(gòu)，降低載流子散射幾率P和有效質(zhì)量m*而提升遷移率，最終提升器件性能，成為制備先進(jìn)納米

2、器件關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　本論文主要涉及在硅中的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，應(yīng)力方向、大小與硅能帶的變化關(guān)系，STI傾角對PMOS器件溝道應(yīng)力分布和器件性能的影響和新的應(yīng)力引入技術(shù)。
　　首先，根據(jù)胡克定律，分析了在(100)、(110)、(111)面分別施加單、雙軸張、壓應(yīng)力時，應(yīng)變硅晶格參數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，基于第一性原理，計算了應(yīng)變硅的能帶結(jié)構(gòu)，討論了應(yīng)力與硅導(dǎo)帶和價帶變化的關(guān)系。
　　其次，針對STI應(yīng)力引入工藝中，

3、其傾角變化的實(shí)際情況，首次通過理論分析與有限元仿真，研究了納米MOS器件中STI傾角對溝道應(yīng)力分布的影響，提出了α=105°的STI傾角優(yōu)化值。
　　最后，基于硅氧化后體積膨脹2.2倍的特點(diǎn)，提出了一種完全基于常規(guī)MOS工藝的應(yīng)力引入方法。通過分析應(yīng)力傳遞路徑、氧化溫度與時間對應(yīng)力的影響，提出了溫度時間積(TT)的概念，仿真表明，對于H2O氧化，TT越小應(yīng)力越大，以此為基礎(chǔ)優(yōu)化了多晶硅氧化應(yīng)力引入工藝，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)PoS氧化在襯