新型纳米SOIMOS器件结构分析与可靠性研究

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1、作者简介曹磊，陕西凤翔人。2005年毕业于西安电子科技大学获学士学位。2008年毕业于西安电子科技大学获硕士学位。现就读于西安电子科技大学微电子学院，攻读博士学位。导师：刘红侠教授。主要研究方向：SOI器件的建模和可靠性研究等代表性成果：已在《物理学报》、((ChinesePhysicsB》等权威、核心刊物和国际重要学术会议发表论文12篇。LeiCao，wasbominfengxiang，shanxiProvince，China，in1983．HereceivedhisB．A．inMicroelectronicsSchoolfromXiDian

2、University，xi’an，China，in2005，theM．S．degreeinMicroelectronicsSchoolfromXiDianUniversity，xi’an，China，in2008．NowhewasstudyingforthePh．D．degreeinMicroelectronicsSchoolofXiDianUniversity,Xi’an，China．HistutorWasProfessorHongxiaLiu．Hisresearchinterestsincludemodeling&reliabilityre

3、searchofSOIdevices．Hehaspublished12journalandconferencepapersinActaPhysicaSinica，andChinesePhysicsB．西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本

4、研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：整磊日期塑!≥!笸，绫关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文

5、属于保密，在年解密后适用本授权书。。本人签名：鞍导师签名：趟名幺廷日期：趋i3。6J；日期：丝以至!!乏摘要SOI(siliconOnInsulator，绝缘体上硅)技术从20世纪60年代开始受到关注，80年代以后又有了较大的发展，90年代后期进入部分商用领域。相比于体硅技术而言，SOI技术具有集成密度更高，寄生电容小，抗闩锁能力强，抗辐照能力强等特点。其优越的抗辐照特性使SOl技术首先在卫星、航天等空间应用领域获得重视，速度和功耗方面较大的改善则使基于SOl衬底的CMOS电路在更为广泛的应用领域备受青睐。薄膜全耗尽SOI器件表现出的更高电流驱

6、动能力、陡直的亚阈值斜率以及良好的等比例缩小能力，不仅使SOl技术在高速、低压、低功耗电路中的优势更加明显，而且对于特征尺寸缩小到纳米量级后的集成电路有更大的应用潜力，ITRSRoadmap预测的未来五种非传统MOS器件中有四种是SOI器件。本文从物理基础模型，新型器件结构和材料以及可靠性方面对SOlMOSFET进行了研究学习，主要的工作和成果如下：1。论文通过学习和了解国内外SOI技术的发展情况，总结了SOl技术在应用中的优点和不足之处，明确了SOI技术在当今时代中的发展方向。介绍了现阶段主流的SOl材料制备工艺，包括主要的工艺流程，并且分析

7、了每种工艺的优缺点。其次，从微电子技术的物理原理出发，通过求解泊松方程，建立了SOIMOSFET器件的沟道表面势模型，建立了全耗尽短沟道SOIMOSFET器件的阈值电压模型和亚阈值斜率模型，并且讨论了硅膜厚度与阈值电压的关系以及亚阈值斜率与沟道长度的关系，为后续的新型SOIMOSFET器件的研究提供了可靠的理论支持。2．论文将异质双栅(HMG)引入到SOIMOSFET，建立相应的解析模型，通过理论分析研究了新型栅极结构给SOIMOSFET器件带来的性能提高，结合应变硅技术，提出了新型的器件结构异质栅应变SOI器件(HMGSSDOI)。通过模型计

8、算结果和ISE仿真结果可以看出，新型HMGSSDOI结构通过在沟道内建立阶梯电势，减小了漏端电压对源端势垒的影响，很好的抑制了漏致势垒降低效应，改善了