雙軸應變硅MOS器件自熱效應熱阻薄虛擬襯底柵漏電流碩士論文

1、雙軸應變硅mos器件的自熱效應研究【摘要】 隨著集成電路的快速發(fā)展,等比例縮小技術已經(jīng)不能滿足摩爾定律,應變硅mos器件成為后硅時代研究的熱點。應變硅技術通過拉伸或壓縮硅晶格提高溝道載流子遷移率,在不減小器件尺寸的情況下,仍可提高器件性能;同時應變硅技術與傳統(tǒng)體硅工藝兼容,減少了改善工藝設施所帶來的投資,降低了生產成本。研究應變硅mos器件的性能以及可靠性問題也日益重要。論文分析了幾種常用的單軸應變和雙軸應變的引入方法,并從能帶結構方面論述了應力導致載流子遷移率增強的機理。論文重點在于建立一個全面的熱阻模型,對雙軸應變硅mos器件的自熱效應進行了量化分析。模型的建立考慮了三方面的因素:1、短溝

2、道m(xù)os器件中,熱產生率的最大值偏離溝道,熱傳導深入漏區(qū);2、小尺寸mos器件中,柵/柵氧/溝道界面熱阻、器件接觸熱阻不可忽略;3、溝道材料熱導率不是一個定值,而是與溫度、摻雜濃度、材料厚度相關的。對不同尺寸的mos器件,比較了其熱阻模型的計算值與實驗值,驗證了模型的準確性和實用性。基于模型計算公式,提出了在器件結構方面的幾點優(yōu)化措施,并且采用ise-tcad軟件對優(yōu)化效果進行了仿真驗證。薄虛擬襯底技術是目前公認的一種可減弱自熱效應的方法。.更多還原【abstract】 with the rapid development of ic technology, it is difficult f

3、or the feature size of device to diminish as moores law. strained silicon is of technological interest for its ability to increase charge carrier mobilities in mosfets and thereby improve circuit performance without requiring device scaling. meanwhile, it is easy for the strained silicon technology

4、to integrate into the standard bulk silicon process flow, which cuts down the cost for new equipments. as a result, it is significant to .更多還原 【關鍵詞】 雙軸應變硅mos器件； 自熱效應； 熱阻； 薄虛擬襯底； 柵漏電流； 【key words】 biaxial-strained silicon mosfet； self-heating effect； thermal resistance； thin sige virtual substrate； g

5、ate leakage current； 摘要 3-4 abstract 4 第一章 緒論 7-11 1.1 應變硅技術的研究目的與發(fā)展現(xiàn)狀 7-8 1.1.1 應變硅技術研究目的 7-8 1.1.2 應變硅技術的發(fā)展現(xiàn)狀 8 1.2 應變硅mos器件自熱效應的研究意義 8-9 1.3 本文的主要工作及內容安排 9-11 第二章 應變硅mos器件的物理特性 11-23 2.1 應變硅中載流子遷移率增強機理 11-17 2.1.1 張應力下電子遷移率的增強 11-14 2.1.2 壓應力下空穴遷移率的增強 14-15 2.1.3 si/sige界面的能帶結構 15-17 2.2 應變硅mos器件

6、結構 17-21 2.2.1 應變硅mos器件分類 17-20 2.2.2 雙軸應變硅材料位錯分析 20-21 2.3 本章小結 21-23 第三章 應變硅mos器件熱特性分析 23-33 3.1 器件設計中的熱特性 23-25 3.1.1 體硅晶體管 24 3.1.2 非傳統(tǒng)晶體管 24-25 3.2 半導體材料中的熱產生和熱傳導 25-27 3.3 準彈道二極管的熱仿真 27-32 3.3.1 漏端焦耳熱 28-31 3.3.2 源的電熱冷卻 31-32 3.4 本章小結 32-33 第四章 雙軸應變硅mos器件熱阻模型的建立 33-47 4.1 硅材料的高溫熱導率模型 33-39 4.1

7、.1 高溫下純凈體硅的熱導率 34-35 4.1.2 高溫下?lián)诫s體硅的熱導率 35-37 4.1.3 高溫下純凈薄硅層的熱導率 37-38 4.1.4 高溫下?lián)诫s薄硅層的熱導率 38-39 4.2 金屬界面熱阻 39-41 4.2.1 mosfet邊界熱阻 39-40 4.2.2 mosfet接觸和通孔熱阻 40-41 4.3 雙軸應變硅mosfet的熱阻模型及模型驗證結果 41-44 4.3.1 雙軸應變硅mosfet的熱阻模型 41-43 4.3.2 模型驗證結果 43-44 4.4 雙軸應變硅mosfet的結構優(yōu)化 44-46 4.5 本章小結 46-47 第五章 薄虛擬襯底應變硅mos器件的研究 47-61 5.1 薄虛擬襯底制造工藝 47-51 5.1.1 低溫生長 47-48 5.1.2 c摻雜 48-49 5.1.3 he離子注入 49-51 5.2 薄虛擬襯底應變硅mos器件的電熱特性 51-54 5.2.1 薄虛擬襯底應變硅mos器件的自熱效應 51-53 5.2.2 薄虛擬襯底應變硅mos器件的擊穿特性 53-54 5.3 薄虛擬襯底應變硅mo