Ge基nMOSFET器件与工艺技术研究

发布时间：2021-02-19 14:38

　　随着硅（Si）集成电路中器件的特征尺寸越来越小,通过引入应变来提高载流子迁移率的方法越来越受限。因此高迁移率沟道材料,如锗（Ge）,逐渐成为替代硅作为沟道材料的选择方案。尽管Ge pMOSFET器件在表面钝化及应力工程等方面已经取得较大的进步,但Ge nMOSFET器件的研究仍然较慢。这主要原因是Ge nMOSFET器件中电子迁移率随沟道和栅特性的影响较大,以及由于费米能级钉扎等基础物理问题所导致的源漏串联电阻较大。因此,本文围绕Ge的沟道工程,合金源漏工艺及基于合金源漏的GeOI（Ge-on-Insulator,GeOI）上自对准nMOSFET器件研制与分析,通过引入插入层进行源漏费米能级钉扎的调控及工艺改进,以及金属-插入层-n-Ge欧姆接触的可靠性问题及改进进行了研究。优化并实现了Ge基nMOSFET器件的基本沟道工艺。提出了一种两步低温氧化的方法改善前期工艺引起的沟道粗糙度较高的问题。进行此工艺后,沟道部分粗糙度可以降低至0.33nm,证明了该方法的有效性。采用先淀积1nm Al₂O₃后500^oC快速热氧化法45... 

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电子系统中半导体所占比重随年份变化趋势

西安电子科技大学博士学位论文2图1.2 全球半导体行业营业额随年份变化在集成电路中，最核心的组成部分就是 MOSFET 器件，由于多子导电类型的不同，分为 nMOSFET 和 pMOSFET。这两种 MOSFET 器件组合，形成 CMOS 电路。根据摩尔定律，每隔两年集成电路的集成度就会提高一倍。摩尔定律能延续下去的重要原因之一便是 Dennard 等比例缩小原则。所谓 Dennard 等比例缩小原则，就是在芯片面积不变的情况下，如果等比例缩小 MOSFET 器件的特征尺寸如沟道长度等

第二章 Ge 基 nMOSFET 器件的沟道工程15图2.3 采用 1:2:1600 的 H2O2:NH4OH:H2O 溶液腐蚀后的效果与版图对比图2.4 采用 1:2:1600 的 H2O2:NH4OH:H2O 溶液腐蚀后的表面 AFM 结果2.3 通过湿法腐蚀+两次自限制氧化法减薄锗并降低锗表面粗糙度单纯的通过湿法腐蚀来减薄 GeOI，工艺简单，减薄速度快且速度可控，但获得的锗表面较粗糙，会在沟道表面引入粗糙散射而造成载流子迁移率降低。而单纯的通过循环氧化/酸漂洗减薄 GeOI，虽然可以获得较平整的锗表面，但其工序复杂，不利于器件的工艺整合。因此，一套减薄方案，既保证可控的速率，又可以获得平整的表面，将是有价值的[52]。通过氧化降低表面粗糙度的可能机理如图 2.5 所示：表面凸起的地方，由于比表面积更大，所以有更多方向来的氧气将锗表面凸起氧化；而平整的地方，由于比表面积小


本文编号：3041258