2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、從第一個(gè)晶體管的發(fā)明到超大規(guī)模集成電路出現(xiàn),Si基半導(dǎo)體工藝取得了一系列重大突破。Si材料為主體,以集成密度高、靜態(tài)功耗低、速度快的CMOS已成為集成電路的主流技術(shù)。目前,特征尺寸為45nm的集成電路已經(jīng)開始批量生產(chǎn),而根據(jù)ITRS(International Technology Roadmap of Semiconductor)Roadmap的最新預(yù)測,到2015年,21nm特征尺寸的工藝技術(shù)將進(jìn)入生產(chǎn)階段。
   然而,隨

2、著集成電路集成度的不斷提高,特征尺寸不斷縮小,出現(xiàn)了一系列材料、器件物理、器件結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)等方面的問題,尤其是遷移率退化問題限制了器件性能的進(jìn)一步提升。Si基應(yīng)變技術(shù)因其能顯著提高M(jìn)OS器件的載流子遷移率,克服了體Si材料的不足,且與傳統(tǒng)工藝有良好的兼容性,從而可以充分發(fā)揮Si集成技術(shù)的潛力,成為進(jìn)一步延伸摩爾定律的重要技術(shù)手段之一,為Si基器件和集成電路的高速、高頻化發(fā)展開辟了新的技術(shù)途徑。
   本論文重點(diǎn)研究Si基雙軸應(yīng)

3、變CMOS關(guān)鍵理論與技術(shù),主要包括Si基應(yīng)變材料基本物理屬性,MOS器件物理模型及其電學(xué)特性,Si基應(yīng)變CMOS的參數(shù)設(shè)計(jì)及工藝實(shí)現(xiàn)。主要研究工作和成果如下:
   1.應(yīng)變CMOS器件結(jié)構(gòu)是高速/高性能集成電路的基本單元,本文基于應(yīng)變增強(qiáng)遷移率機(jī)理和異質(zhì)結(jié)能帶理論,提出了三種Si基應(yīng)變CMOS器件結(jié)構(gòu)模型:Si/SiGe/Si量子阱溝道CMOS、應(yīng)變Si/SiGe CMOS和Si/SiGe/SiGe雙應(yīng)變CMOS。Si/SiG

4、e/Si量子阱溝道CMOS,以SiGe量子阱作為pMOS的導(dǎo)電溝道,以表面Si帽層作為nMOS電子導(dǎo)電溝道,該結(jié)構(gòu)通過顯著提高pMOS的性能來提升CMOS的性能;應(yīng)變Si/SiGe CMOS以應(yīng)變Si層作為n/pMOS的導(dǎo)電溝道,可同時(shí)提高n/pMOS的性能。Si/SiGe/SiGe雙應(yīng)變CMOS以壓應(yīng)變SiGe作為pMOS的導(dǎo)電溝道,以應(yīng)變Si帽層作為nMOS的導(dǎo)電溝道,該結(jié)構(gòu)能同時(shí)提高n/pMOS載流子的遷移率從而提高CMOS性能。

5、
   2.閾值電壓是MOS器件關(guān)鍵參數(shù),因此本文針對所提出的三種CMOS器件結(jié)構(gòu)分別建立了其pMOS和nMOS閾值電壓模型,并在模型中采用了P+多晶SiGe柵可實(shí)現(xiàn)CMOS中n/pMOS閾值電壓的匹配。對所建模型進(jìn)行了仿真分析,獲得了閾值電壓與器件幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料物理參數(shù)的變化規(guī)律,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)成一致。同時(shí)針對Si/SiGe/Si量子阱pMOS和Si/SiGe/SiGe應(yīng)變pMOS結(jié)構(gòu)中存在的寄生溝道,通過仿真結(jié)果提出了通

6、過調(diào)制表面Si層厚度和Ge組分實(shí)現(xiàn)抑制寄生溝道開啟的有效方法。并針對應(yīng)變Si n/pMOS建立了考慮速度過沖效應(yīng)的I-V特性模型。
   3.鑒于小尺寸n/pMOS器件漏致勢壘降低效應(yīng)十分顯著,本文采用電荷共享理論建立了小尺寸應(yīng)變Si n/pMOS閾值電壓模型,并研究分析了漏致勢壘降低效應(yīng)對器件閾值電壓的影響,為小尺寸應(yīng)變CMOS設(shè)計(jì)與制造奠定了基礎(chǔ)。
   4.研制了應(yīng)變器件結(jié)構(gòu)材料,采用XRD、TEM和Raman s

7、pectra等方法對所制備的材料進(jìn)行檢測,結(jié)果表明材料結(jié)晶狀況良好,缺陷密度低于105cm-2,器件結(jié)構(gòu)材料性能優(yōu)越,滿足器件要求。
   5.基于所建器件結(jié)構(gòu)模型和閾值電壓模型,結(jié)合現(xiàn)有工藝條件,分別設(shè)計(jì)了應(yīng)變Si/SiGe CMOS和Si/SiGe/Si量子阱CMOS的器件參數(shù)。在分析關(guān)鍵工藝對器件性能影響及工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上,研制出了應(yīng)變Si/SiGe CMOS和Si/SiGe/Si量子阱CMOS器件。測試結(jié)果表明:應(yīng)變Si

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