硅纳米线制备技术、器件特性及生物传感应用研究

发布时间：2022-02-22 19:07

　　本论文针对集成电路发展面临的挑战,探索了增强栅控特性的新器件结构技术方案,包括:开发了扇贝形S-FinFET,GAA Si NW和堆叠GAA Si NW MOSFET制备的关键技术,并获得了优异的器件结构和电学性能;同时,探索了基于主流体硅FinFET技术的SiNW传感器设计、制备和优化,并在细胞离子活动检测中得到应用。本文的主要工作和贡献如下:（1）发现并解决了侧墙转移（SIT）技术制备扇贝形状的fin（S-fin）不对称的问题。首次提出了非对称侧墙造成扇贝形状的fin（S-fin）刻蚀不同步的机理,以及通过降低硬掩膜（HM）高度来改善扇贝形状的fin（S-fin）非对称性的方案,并完成实验验证,成功制备出对称的扇贝形状的fin（S-fin）;基于对称的扇贝形状的fin（S-fin）,通过采用源漏选择性外延,减小了 90%的源漏电阻,制备出扇贝形S-FinFET器件驱动性能达到FinFET器件水平,比FinFET器件亚阈值摆幅（SS）减小了 25%,漏致势垒降低（DIBL）减小了 54%,具有更好短沟道效应（SCEs）控制性能。（2）新型Si NW FET器件制备关键技术与集成技术研... 

【文章来源】：北京有色金属研究总院北京市

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
术语
1 绪论
    1.1 集成电路发展状况与面临的挑战
        1.1.1 集成电路MOSFET发展历程
        1.1.2 集成电路MOSFET发展面临的挑战
    1.2 Si NW器件及关键技术现状
        1.2.1 GAA Si NW MOSFET发展状况与应用挑战
        1.2.2 基于硅基CMOS技术的SiNW传感器发展状况与应用挑战
    1.3 论文的研究内容及意义
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
    参考文献
2 扇贝形状S-FinFET器件制备关键技术研究
    2.1 引言
    2.2 扇贝形状的fin制备关键技术
        2.2.1 扇贝形状的fin结构制备流程
        2.2.2 扇贝形状的fin非对称机理分析与工艺优化
        2.2.3 优化扇贝形状的fin制备结果
    2.3 P型扇贝形状的S-FinFET器件制备与特性
        2.3.1 P型扇贝形状的S-FinFET器件制备流程
        2.3.2 P型扇贝形状的S-FinFET器件表征与电学特性分析
    2.4 本章小结
    参考文献
3 Si NW制备关键技术与器件特性研究
    3.1 引言
    3.2 SOI Si NW阵列制备与器件特性研究
        3.2.1 SOI Si NW阵列制备流程
        3.2.2 SOI Si NW传感器制备及光响应特性
    3.3 新型介质隔离Si NW制备技术与器件特性
        3.3.1 新型介质隔离SiNW阵列制备流程
        3.3.2 新型介质隔离Si NW传感器制备与光响应特性
    3.4 新型SiNW MOSFET制备与电学特性
        3.4.1 新型Si NW MOSFET制备流程
        3.4.2 新型SiNW MOSFET特性
    3.5 本章小结
    参考文献
4 后栅GAA Si NW沟道制备及器件特性研究
    4.1 引言
    4.2 后栅GAA Si NW MOSFET制备流程与关键挑战
    4.3 后栅GAA Si NW MOSFET层间介质材料优化
    4.4 后栅GAA Si NW MOSFET特性
    4.5 本章小结
    参考文献
5 堆叠GAA Si NW/NS MOSFET制备关键技术研究
    5.1 引言
    5.2 GeSi/Si叠层外延与表征
    5.3 GeSi/Si叠层选择性腐蚀
    5.4 高温退火对GeSi/Si叠层扩散的影响
    5.5 堆叠GAA SiNW/NS MOSFET制备与表征
    5.6 本章小结
    参考文献
6 基于SiNW生物传感器的细胞离子活动探测应用研究
    6.1 引言
    6.2 Si NW生物传感器制备工艺流程和实验细节
    6.3 Si NW生物传感器结构与电学特性
    6.4 Si NW生物传感器在细胞离子活动检测应用
    6.5 本章小结
    参考文献
7 面向规模应用的SiNW生物传感器设计与优化
    7.1 引言
    7.2 基于混合图形的SiNW生物传感器设计与制备
    7.3 优化的SiNW生物传感器特性
    7.4 本章小结
    参考文献
结论
    论文工作总结
    论文工作创新
    论文工作展望
攻读博士学位期间取得的学术成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]后摩尔时代大规模集成电路器件与集成技术[J]. 黎明,黄如.  中国科学:信息科学. 2018(08)
[2]高k栅介质对肖特基源漏超薄体SOI MOSFET性能的影响[J]. 栾苏珍,刘红侠,贾仁需,蔡乃琼,王瑾.  物理学报. 2008(07)
[3]32nm及其以下技术节点CMOS技术中的新工艺及新结构器件[J]. 王阳元,张兴,刘晓彦,康晋锋,黄如.  中国科学（E辑:信息科学）. 2008(06)



本文编号：3640054