应变硅技术在纳米CMOS中的应用

应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点,且与传统的体硅工艺相兼容,在CMOS工艺中得到广泛地应用,尤其是MOS器件的尺寸进入纳米节点。文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理,并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。同时,将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。     

双轴压应力Ge材料价带物理参量计算

应变Ge材料载流子迁移率高,且与硅工艺兼容,在硅基CMOS中的应用潜力大。能带结构是深入研究应变Ge材料基本属性,设计高速/高性能CMOS器件的重要理论依据。为此,本文采用结合形变势理论的kp微扰法,分析了(001)双轴压应力Ge材料价带结构、轻重空穴带Γ点能级及轻重空穴带间分裂能等价带物理参量与应力的理论关系,获得有实用价值的相关结论。     

MOSFET迁移率增强技术

随着MOSFET特征尺寸的缩小,载流子的迁移率降低已成为器件性能衰退的主要因素之一,迁移率增强技术因此获得了广泛的研究和应用。衬底诱生应力、工艺诱生应力和采用不同的衬底晶向等三类方法都可以显著提高载流子的迁移率。文章综述了常见的几种迁移率增强技术。     

〈100〉沟道方向对高迁移率双轴应变硅p-MOSFET的作用

双轴应变技术被证实是一种能同时提高电子和空穴迁移率的颇有前景的方法;〈100〉沟道方向能有效地提升空穴迁移率. 研究了在双轴应变和〈100〉沟道方向的共同作用下的空穴迁移率. 双轴应变通过外延生长弛豫SiGe缓冲层来引入,其中,弛豫SiGe缓冲层作为外延底板,对淀积在其上的硅帽层形成拉伸应力. 沟道方向的改变通过在版图上45°旋转器件来实现,这种旋转使得沟道方向在(001)表面硅片上从〈110〉晶向变成了〈100〉晶向. 对比同是〈110〉沟道的应变硅pMOS和体硅pMOS,迁移率增益达到了130%;此外,在相同的应变硅pMOS中,沟道方向从〈110〉到〈100〉的改变使空穴迁移率最大值提升了30%. 讨论和分析了这种双轴应变和沟道方向改变的共同作用下迁移率增强的机理.     

<100>沟道方向对高迁移率双轴应变硅p-MOSFET的作用

双轴应变技术被证实是一种能同时提高电子和空穴迁移率的颇有前景的方法;<100>沟道方向能有效地提升空穴迁移率.研究了在双轴应变和<100>沟道方向的共同作用下的空穴迁移率.双轴应变通过外延生长弛豫SiGe缓冲层来引入,其中,弛豫SiGe缓冲层作为外延底板,对淀积在其上的硅帽层形成拉伸应力.沟道方向的改变通过在版图上45°旋转器件来实现.这种旋转使得沟道方向在(001)表面硅片上从<110>晶向变成了<100>晶向.对比同是<110>沟道的应变硅pMOS和体硅pMOS,迁移率增益达到了130%;此外,在相同的应变硅pMOS中,沟道方向从<110>到(100)的改变使空穴迁移率最大值提升了30%.讨论和分析了这种双轴应变和沟道方向改变的共同作用下迁移率增强的机理.     

纳米MOSFET的多栅结构和应变硅纳米线结构

介绍了在进入22 nm技术节点后MOSFET器件的两个发展方向,即多栅结构和应变硅纳米线结构.首先通过分析特征长度与有效栅极数量的关系,表明多栅结构器件可以有效增强栅极对沟道的控制,抑制短沟道效应,接近理想的亚阈值斜率;然后分析了应变对能带结构的影响,从理论上论述了应变沟道可以显著提高载流子迁移率;最后介绍了悬浮硅纳米...     

[110]/(001)单轴应力对硅价带结构及空穴有效质量的影响

采用K.P微扰法研究了当硅在[110]/(001)方向受一单轴应力作用时, 应力对硅价带结构及有效质量的影响。结果表明：硅在压应力作用下的价带分裂能要大于同样大小的张应力作用下的价带分裂能;在常见的几种晶向中,有效质量沿[110]晶向是最小的。从抑制带间散射,减小有效质量增强迁移率的角度考虑,沿应力方向的[110]晶向最适宜作为载流子的输运方向。所获得的结论可为单轴应变硅器件应力及导电沟道方向的选择设计提供理论参考。     

薄层SOS薄膜材料外延生长及其器件应用

亚微米CMOS/SOS器件发展对高质量的100-200纳米厚度的薄层SOS薄膜提出了更高的要求.实验证实;采用CVD方法生长的原生SOS薄膜的晶体质量可以通过固相外延工艺得到明显改进.该工艺包括:硅离子自注入和热退火.X射线双晶衍射和器件电学测量表明:多晶化的SOS薄膜固相外延生长导致硅外延层晶体质量改进和载流子迁移率提高.固相外延改进的薄层SOS薄膜材料能够应用于先进的CMOS电路.     

半导体与微电子技术

本会议录收集了会上发表的72篇论文,内容涉及蓝宝石上硅 CMOS 有源像素传感器,全耗尽 SOI 器件用4管 Schmitt 触发器,系统级芯片设计 SOI MOS-FET 分析,SOI 浮体存储器,应变硅技术β比率电路技术,SOI 碳纳米管场效应晶体管,MOSFET,超薄应变SOI CMOS 短沟道效应和阈值电压控制,纳米级应变硅生长对绝缘体上 SiGe 电子迁移率的影响,未来微处理机 FinFET 技术。     

金属诱导横向晶化非晶硅薄膜技术及新发展

金属诱导横向晶化技术(MILC)由于具有晶化温度低、晶化颗粒大等优点而获得了快速发展。阐述了金属诱导横向晶化非晶硅薄膜的晶化机理、晶化效果及影响晶化效果的主要参数,并介绍了基于多种辅助措施,如离子掺杂、电磁场辅助、微波退火、激光退火、氮硅化合物覆盖法和焦耳热升温法等方法,以优化金属诱导横向晶化非晶硅薄膜。辅助措施均有利于增强晶化效果,更易获得大面积无孪晶多晶硅薄膜,并具有较高的载流子迁移率。最后提出采用微纳金属阵列结构调控晶化能量,实现低温、高速、大晶粒直径的多晶硅薄膜制备新方法。