高速高性能应变SiSiGe异质结器件研究

《高速高性能应变SiSiGe异质结器件研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要硅基(Si，SiGe)应变技术将“能带工程"和“应变工程’’同时引入了Si基器件和集成电路，分别利用张应变材料Si电子迁移率和压应变材料SiGe空穴迁移率比体材料Si高，以及易于形成量子阱的优越特性，可以制作出高速／高性能的nMOSFET、pMOSFET和HBT。但要在同一层结构的材料上实现BiCMOS的集成则比较困难。针对这一问题，本论文对集成应变Si和应变SiGe沟道的Si／SiGe异质结CMOS和Si／SiGeHBT进行了较深入研究。研究了应变Si和应变SiGe沟道MOSFET器件的结构和工作机理，详细分析了Si／S

2、iGeHCMOS(异质结构CMOS)结构和优缺点，并考虑到BiCMOS集成的需要，设计了一种Si／SiGeHCMOS结构和一种Si／SiGeHBT结构，并进行medici模拟仿真。基于上述研究，本文又提出了一种新颖的全平面Si／SiGeBiCMOS结构。该结构同时包含压应变SiGe空穴量子沟道和张应变Si电子量子沟道。HCMOS和HBT采用完全一致的层结构设计，不需要腐蚀有源层，并与Si工艺相兼容。最后，在建立全平面结构Si／SiGeBiCMOS器件模型基础上，对其结构进行了有意义的讨论。将反相器作为对该结构的一个应用，采用电路模

3、拟工具Spice模拟了其传输特性。模拟结果表明所设计的全平面结构Si／SiGeBiCMOS结构合理、器件性能有所提高。本文提出的全平面结构Si／SiGeBiCMOS结构具有创新性。关键词：应变SinMOSFET应变SiGepMOSFETHCMOSSffSiGeHBT量子阱全平面BiCMOS结构高速／高性能AbstractSiGestrainedtechnologyhasbrought‘‘Energy-BandEngineering’’and‘‘StrainedEngineering'’intoSiDevicesandcircuit

4、satthe$1tlIletime．TousetheadvantageofthecarriermobilityoftensileSiorpressureSiGe，Wec锄manufacturenMOSFET,pMOSFETandHBTswithHighSpeed／highperformance．Butitisdifficulttointegratethem笛BiCMOStogether祈tllthesamelayerstructure．Againstsuchproblem，thisthesishasadeeperstudyOilt

5、heintegrationofStrainedSi／SiGeHCMOSandSiGeHBT,andanalysesthedevicestructuresandworkingmechanismofStrainedSi／SiGeHCMOSandSi／SiGeHBTs，illuminatetheadvantageanddisadvantageofthesestructures．Inviewoftheabove，engineerSi／SiGeHCMOSandHBTstructuresforBiCMOSintegration．Accordi

6、ngtotheabovestudy,Thisthesisalsohasputforwardaoriginalcomplete-flatSi／SiGeBiCMOSstructurewhichcontainsbothtensileSiandpressureSiGequantumwellchannels．ThelayersofHCMOSandHBTalecompletelyconsistent,itisn’tneededtocorruptthesourcelayersandalsocompatible、ⅣithSipolytethnic

7、s．Finally,baseOnthecreationofcomplete—flatSi／SiGeBiCMOSstructure，wehaveSOmenessarydiscussion．ThenwetaketheInvert雒anapplicationofthatBiCMOSstructure，atthe$a111etime，tosimulateitstransientresponsewiththeSpice．ThesimulationresultsmanifestthattheBiCMOSstructureisreasonabl

8、eandthedeviceperformancehasbeenraisn．Thecomplete-flatSi／SiGeBiCMOSstructurereferredinthisthesishash’tbeenreportedpreviously．