應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。但實際上，由于各種寄生效應不能等比例縮小，而帶來的短溝道效應、強場效應、量子效應等嚴重影響了集成電路性能的提高。然而，應變硅技術(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，成為制備先進納米

2、器件關注的焦點。
　　本論文主要涉及在硅中的應力與應變的關系，應力方向、大小與硅能帶的變化關系，STI傾角對PMOS器件溝道應力分布和器件性能的影響和新的應力引入技術(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、壓應力時，應變硅晶格參數(shù)與應力的關系。在此基礎上，基于第一性原理，計算了應變硅的能帶結(jié)構(gòu)，討論了應力與硅導帶和價帶變化的關系。
　　其次，針對STI應力引入工藝中，

3、其傾角變化的實際情況，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，提出了一種完全基于常規(guī)MOS工藝的應力引入方法。通過分析應力傳遞路徑、氧化溫度與時間對應力的影響，提出了溫度時間積(TT)的概念，仿真表明，對于H2O氧化，TT越小應力越大，以此為基礎優(yōu)化了多晶硅氧化應力引入工藝，并通過實驗證實PoS氧化在襯