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应变硅n-MOSFET中电子迁移率的增强及其温度特性

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固体电子学研究与进展 2007年第4期27卷 436-439页

作者：张侃梁仁荣徐阳许军清华大学微电子学研究所北京100084

采用减压化学气相淀积(RPCVD)技术在弛豫Si_(1-x)Ge_x虚拟衬底上赝晶生长应变硅层,以其为沟道材料制造得到的应变硅n-MOSFET表现出显著的性能提升。研究了通过改变Si_(1-x)Ge_x中Ge的摩尔组分x以改变硅帽层中的应变以及在器件制造流程... 详细信息

采用减压化学气相淀积(RPCVD)技术在弛豫Si_(1-x)Ge_x虚拟衬底上赝晶生长应变硅层,以其为沟道材料制造得到的应变硅n-MOSFET表现出显著的性能提升。研究了通过改变Si_(1-x)Ge_x中Ge的摩尔组分x以改变硅帽层中的应变以及在器件制造流程中通过控制热开销来避免应变硅层发生弛豫等关键问题。在室温下,相对于体硅器件,应变硅器件表现出约87%的低场电子有效迁移率增强,在相同的过驱动电压下,饱和漏端电流增强约72%。在293 K到353 K的温度范围内研究了反型层电子有效迁移率和饱和漏端电流随温度的变化,实验结果表明,当温度升高时应变硅材料的电子迁移率增强倍数保持稳定。

关键词：应变硅锗硅迁移率增强温度特性

对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管二维解析模型

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物理学报 2014年第14期63卷 389-394页

作者：辛艳辉刘红侠王树龙范小娇西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071 华北水利水电大学信息工程学院郑州450045

提出了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管器件结构,为该器件结构建立了全耗尽条件下的表面势模型、表面场强和阈值电压解析模型,并分析了应变对表面势、表面场强和阈值电压的影响,讨论了三栅长度比率对阈值电压和漏致... 详细信息

提出了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管器件结构,为该器件结构建立了全耗尽条件下的表面势模型、表面场强和阈值电压解析模型,并分析了应变对表面势、表面场强和阈值电压的影响,讨论了三栅长度比率对阈值电压和漏致势垒降低效应的影响,对该结构器件与单材料双栅结构器件的性能进行了对比研究.结果表明,该结构能进一步提高载流子的输运速率,更好地抑制漏致势垒降低效应.适当优化三材料栅的栅长比率,可以增强器件对短沟道效应和漏致势垒降低效应的抑制能力.

关键词：应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管表面势阈值电压

一种非对称双栅应变硅HALO掺杂沟道MOSFET阈值电压解析模型

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电子学报 2019年第11期47卷 2432-2437页

作者：辛艳辉段美霞华北水利水电大学物理与电子学院

提出了一种非对称双栅应变硅HALO掺杂沟道金属氧化物半导体场效应管结构.该器件前栅和背栅由两种不同功函数的金属构成,沟道为应变硅HALO掺杂沟道,靠近源区为低掺杂区域,靠近漏区为高掺杂区域.采用分区的抛物线电势近似法和通用边界条... 详细信息

提出了一种非对称双栅应变硅HALO掺杂沟道金属氧化物半导体场效应管结构.该器件前栅和背栅由两种不同功函数的金属构成,沟道为应变硅HALO掺杂沟道,靠近源区为低掺杂区域,靠近漏区为高掺杂区域.采用分区的抛物线电势近似法和通用边界条件求解二维泊松方程,分别求解了前背栅表面势、前背栅表面电场及前背栅阈值电压,建立了双栅器件的表面势、表面电场和阈值电压解析模型.详细讨论了物理参数对解析模型的影响.研究结果表明,该器件能够很好的抑制短沟道效应、热载流子效应和漏致势垒降低效应.模型解析结果与DESSIS仿真结果吻合较好,证明了该模型的正确性.

关键词：应变硅 HALO掺杂沟道非对称双栅短沟道效应

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绝缘体上全局应变硅晶圆的制备和表征

人工晶体学报 2014年第2期43卷 420-425页

作者：刘旭焱王爱华崔明月秦怡鲁道邦李根全南阳师范学院物理与电子工程学院南阳473061

首先使用改良型Ge浓缩法制备了绝缘体上锗硅圆片,然后在超薄弛豫SiGe层上,利用超高真空化学气相沉积法外延了单晶硅薄膜,获得一系列不同厚度的6寸绝缘体上应变硅晶圆。结果表明应变硅薄膜完整、均匀、表面平整且晶体质量良好,获得样品... 详细信息

首先使用改良型Ge浓缩法制备了绝缘体上锗硅圆片,然后在超薄弛豫SiGe层上,利用超高真空化学气相沉积法外延了单晶硅薄膜,获得一系列不同厚度的6寸绝缘体上应变硅晶圆。结果表明应变硅薄膜完整、均匀、表面平整且晶体质量良好,获得样品中顶层硅最大应力值达2.22 GPa。应用临界厚度理论对样品厚度和应变值之间的关系进行了分析,发现本实验所得样品在超过临界厚度3倍之后会发生应变弛豫。

关键词：应变硅硅薄膜锗浓缩临界厚度

对称三材料双栅应变硅MOSFET亚阈值电流与亚阈值斜率解析模型

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电子学报 2018年第11期46卷 2768-2772页

作者：辛艳辉袁合才辛洋华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046 华北水利水电大学数学与统计学院河南郑州450046 水利勘查设计研究院山东德州253014

基于泊松方程和边界条件,推导了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET:metal oxide semiconductor field effect transistor)的表面势解析解.利用扩散-漂移理论,在亚阈值区电流密度方程的基础上,提出了亚阈值电流... 详细信息

基于泊松方程和边界条件,推导了对称三材料双栅应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET:metal oxide semiconductor field effect transistor)的表面势解析解.利用扩散-漂移理论,在亚阈值区电流密度方程的基础上,提出了亚阈值电流与亚阈值斜率二维解析模型.分析了沟道长度、功函数差、弛豫Si Ge层的Ge组份、栅介质层的介电常数、应变硅沟道层厚度、栅介质高k层厚度和沟道掺杂浓度等参数对亚阈值性能的影响,并对亚阈值性能改进进行了分析研究.研究结果为优化器件参数提供了有意义的指导.模型解析结果与DESSIS仿真结果吻合较好.

关键词：亚阈值电流亚阈值斜率三材料双栅应变硅

应变硅pMOS反型层中空穴迁移率k·p及蒙特卡罗模拟研究

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Journal of Semiconductors 2006年第12期27卷 2144-2149页

作者：赵寄邹建平谭耀华余志平清华大学微电子学研究所北京100084

对应变硅pMOS反型层中的空穴迁移率进行了理论研究.使用应力相关的6能带k·p模型,自洽地求解垂直于沟道方向的一维薛定谔方程与泊松方程,获得反型层中二维空穴气的能带结构.采用蒙特卡罗方法对单轴压应力和双轴张应力情况下的空穴迁移... 详细信息

对应变硅pMOS反型层中的空穴迁移率进行了理论研究.使用应力相关的6能带k·p模型,自洽地求解垂直于沟道方向的一维薛定谔方程与泊松方程,获得反型层中二维空穴气的能带结构.采用蒙特卡罗方法对单轴压应力和双轴张应力情况下的空穴迁移率进行了模拟研究,得出了沟道迁移率随垂直于沟道电场变化的曲线,并与常规的非应变硅pMOS迁移率进行了比较.模拟结果显示:无论是单轴压应力还是双轴张应力,都使得空穴迁移率增大.当单轴压应力沿着[110]沟道时,迁移率增大的幅度最大,平均增幅可达到170%左右.

关键词：应变硅迁移率 k·p方法蒙特卡罗模拟

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应变硅电子迁移率解析模型(英文)

Journal of Semiconductors 2008年第5期29卷 863-868页

作者：李小健谭耀华田立林清华大学微电子学研究所清华信息科学与技术国家实验室北京100084

提出了一个应变硅沟道电子迁移率解析模型.模型以应变张量为对象研究应变硅沟道电子迁移率,因此与工艺相独立;适用于施加双轴应力及〈100〉/〈110〉方向单轴应力,沟道方向为〈100〉/〈110〉的器件;易于嵌入常用仿真工具中.

关键词：应变硅电子迁移率解析模型 n型场效应管单轴应力/应变

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应变硅pMOS晶体管沟道应变的有限元研究

微电子学 2007年第6期37卷 815-818页

作者：胥传金顾晓峰于宗光江南大学信息工程学院江苏无锡214122

通过有限元方法,研究了一种采用SiGe源漏结构的pMOS晶体管中硅沟道的应变及其分布情况,模拟计算结果与利用会聚束电子衍射方法测量得到的数据能够较好地吻合,验证了模拟模型及方法的正确性。结果表明:提高源漏SiGe中的Ge组分、减小源漏... 详细信息

通过有限元方法,研究了一种采用SiGe源漏结构的pMOS晶体管中硅沟道的应变及其分布情况,模拟计算结果与利用会聚束电子衍射方法测量得到的数据能够较好地吻合,验证了模拟模型及方法的正确性。结果表明:提高源漏SiGe中的Ge组分、减小源漏间距、增加源漏的刻蚀深度和抬高高度,能有效增加沟道的应变量,为通过控制应变改善载流子迁移率提供了设计依据。

关键词：有限元应变硅应变锗硅 pMOS

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应变硅MOSFET沟道应变的有限元研究

电子显微学报 2008年第5期27卷 364-369页

作者：刘海华段晓峰徐秋霞北京电子显微镜实验室中国科学院物理研究所北京100190 中国科学院微电子研究所北京100029

本文报道了利用有限元计算和动力学大角度会聚束电子衍射模拟的方法研究了应变硅场效应晶体管沟道中的应变分布。沟道压应变是利用预非晶化源漏区锗离子注入应变诱导工艺技术引入的。有限元计算结果显示,器件的源漏区很低的锗注入剂量... 详细信息

本文报道了利用有限元计算和动力学大角度会聚束电子衍射模拟的方法研究了应变硅场效应晶体管沟道中的应变分布。沟道压应变是利用预非晶化源漏区锗离子注入应变诱导工艺技术引入的。有限元计算结果显示,器件的源漏区很低的锗注入剂量在沟道区的顶层造成了很大的压应变,而且在沟道和硅衬底中间形成一个应变过渡层。大角度会聚束电子衍射的动力学模拟结果与有限元计算结果符合很好。

关键词：应变硅场效应晶体管有限元方法大角度会聚束电子衍射