新型应变SG0I／SOI／MOSFET器件结构及物理模型分析

件技术研究； 通讯作者：吴铁峰 （ １ ９ ７ ４一） 男， 佳木斯大学信息电子技术学院副教授， 』
…一 ’ … …一 …… ～ … 一 …… ‘ … — — — ＝厂～— — —— 行业关 联度
基 金 项 目：本 文 系 “ 佳 木 斯 大 学 博 士 基 金 项 目” （项 目 编 号 ： ２ ２ Ｚｂ ２ ０ １ ５ １ ６） 的研究成果。
Ｓ０Ｉ 技 术和 应 变硅 技术 的广 泛 应用 和融 合 大大 提升 了新 型应 变硅 器 件 的 发展 ，通 过对 新 型应 变器 件结 构 及物 理模 型 的深 入分 析和 研 究 ，有 效 改 善 了传 统 ＭｏＳ Ｆ ＥＴ器件 因结 构尺 寸 小的 限制 。同时 ，沟道 掺 杂工程 在 晶 体 器件 中 的广 泛 引入 ，使 得 新型 应 变 Ｓ ０ｌ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ器 件得 到了 飞速 的 发 展 ，在 未来 的社 会发 展 中有 着广 泛的 应用 前景 。
一 『 ｌ § 立 蓬 巳 ｌ ！ ｌ 舢
…
行 业 曲 线 ６ Ｄ ０ １ ０ 万 ３ ９ 可 ６ ～ ９ 实 ／ ｉ 现 ｌ ｓ ２ 度 ｎ ０ １ ０ Ｏ １ 万 — ８ ９ ⑨ 可 ７ ２ 替 ２ 代 ０ 度 １ ７ １ ３ ０ ２ ５
… … …
ｌ ｉ ｎ ｋ
¨
～
…
…
…
ａ ｐ ｐ ｒ ａ ｉｓ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
…
～
ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ … ｒ ｙ… ～＼ ＼
赵 智超
吴 铁 峰
＼
ｎ 影 响 力
ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ／
．
冀 实 度
佳木斯大学
博士， 从事集 成电路系统设计研究。
赵 智超 （１ ９ ７ ９ ）女 佳木斯大学信息电子技 术学院讲师 ，硕士 ，从事计算机软 、硬
式（ ３） 和式 （ ４）：
一 ． 、 ’ ｝ Ｉ
ｃ
ｆ （ ． １ ’ ） 一
Ｉ ， ， ， ｍ
ｌ 一 （ Ｊ ）
，
（ ３ ）
（ ４）
ｃ ， Ｊ ’ ） ｊ
‘
＝ 一
，
／
层移 出 ，按照要 求获得相 应厚度的应 变硅层 ，借助 更改 弛豫 ＳＩ Ｇｅ缓 冲层中 Ｇｅ成分来把控埋氧化层上应变硅的应变 量 。 全耗尽 Ｓ Ｏ１ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ器件在数字 电路 领域 有着广泛的应用 。
确性 而被人们广 泛接受 。二维 泊松方程 的精 准求解 ，通 过用
二次抛物 函数模拟 ＳＯ｝ 器件硅膜 中纵 向电势 ，有效反 馈出小 尺寸器件 的沟道 电势排 布 。因隐埋层会给 闺值 电压带来影响 ， 选用 准二维分析 法 ，采用一 阶线 性函数来近 似模拟隐埋层 中
新 型 应变 硅 ＳＯＩ 器 件
全耗尽 Ｓ ｏＩ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ结 构 的 二 维 泊 松 方 程 见 式 （１）：
ｄ ｒ ＂ １ 一 ’ （ ＾ ， ＝ ｌ ｕ ・ ， 。 ’ ｕ 一 ｒ Ｊ ）（ （ １ ）
＝
一
衬 底层 上应 变硅 （ ＳＧｏＩ ） 、 ＳＳＯｌ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ分 为 Ｓ ＧｏＩ 和 单 层 ＳＳ Ｏ１ ，ＳＧＯｌ 技 术主 要是 Ｓ ｌ Ｇｅ上 形 成应 变 Ｓｌ ，即
Ｓ ＯＩ 结 构 的 硅 膜 上 形 成 了 ＳＩ Ｇｅ， 生 产 出 兼 具 Ｓｉ Ｇｅ “ 量子 阱” 沟道的 Ｓ ｏｌ ＭＯＳ ＦＥ Ｔ，即 应 变 Ｓ ｌ ＳＧｏ Ｉ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ。该 结
’ ＋ｄ
’
当漏 压 很 低 时 ，可 借 助 抛 物 线 函 数 近 似 模 拟 垂 直 表 面 方
构 的特 点是兼具 ＳＯｌ 结构 ．载 Ｈ Ｉ ｂ 子具有高 的迁移率 ，大大提 升 了 器件性 能 。相 比于 氧化 物 上的 双层 Ｓ ｉ ／ Ｓ ｉ Ｇｅ或 三层 Ｓｉ ／ Ｓ Ｊ Ｇｅ ／ Ｓ ｉ 结 构 ．单层 ＳＳＯＩ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ更加 适合 尺寸 较 厚的 器 件使 用 ．ＳＳ Ｏｌ 制 作 工艺 ： １弛豫 Ｓ Ｇｅ缓冲 层上 生成 应 变 Ｓｉ ，形成埋氧化 层 ：｜ ２氢 离子穿过 氧化层进入 Ｓｉ Ｇｅ层 ， 两 片晶 片结 合 ，待晶 片分离后 ，借助 热退火处 理使得埋 氧化 层 、部分弛 豫 Ｓ Ｇｅ层 、应 变硅层 遗 留于 新晶 片上 。 剩 余
研究 。
技 术获得的 表面势模型 ，其精确度非 常高 ，但 由于其计 算的 复杂 性和无 穷级 数的大量 引入使得模型 应用研究非 常繁琐 。
１ ９ ８ ９年有学 者借 助简单 的二次抛 物函数 近似模 拟表面 势模
型 ，大大降低 了运算的复杂 性 ，且该模型 因其高简单性 和； 佳
弛 豫 ＳＩ Ｇｅ层 遗 留 在 最 初 晶 片 上 ，通 过 刻 蚀 从 应 变 Ｓ ｉ Ｇｅ薄
向电势的排布 ，见式 （ ２）： （ 、 ’ ） ＝ ｌ 】 （ １ １ ’ ） ” 卜”： （ ’ ｈ （ ２） 其 中 ，系数 ） 、 （ ｌ 】 、 【 、 ） 均 为 Ｙ的 函数 ，边界条件见
新型应变 Ｓ Ｇ Ｏ Ｉ ／ Ｓ Ｏ Ｉ ／ Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 器件 结构及物理模 型分析
信息技 术的发展使 得人们的生 活有了极大 的改变 ，给 人 类现 代化发 展带来了契机 ． ． 现代化发 展基于微 电子产品 的广 泛应用 ，超大规模集成电路构成 了现代 信息行业的发展基础 ， 微 电子 ＣＭＯＳ器 件是形 成超 大规模 集成 电路的基 础 。本 文 对新型 应变 ＳＧＯｉ ／ ＳＯＩ ／ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ等器 件展开 了详 细分析和
Ｓ Ｏ Ｊ 技 术和 应变硅技术 的广 泛应用和 融合 ，衍生 出 ２种
绝 缘 层 应 变 硅 ，分 别 是 绝 缘 层 上 应 变 硅 （ ＳＳ Ｏ１ ）和 Ｓ ｉ Ｇｅ
电势 的排 布 。准二维 模型和抛物线 模型都是 借助 边界条件来
准确解析二维泊松方程 ，基于此衍变生产很 多其他模型 。