單軸應(yīng)變硅PMOS設(shè)計與NBTI效應(yīng)研究.pdf

1、隨著集成電路的特征尺寸進入納米級，傳統(tǒng)的CMOS等比例縮小越來越難以持續(xù)。應(yīng)變硅具有帶隙可調(diào)、載流子遷移率高等優(yōu)點，因此，被認為是延續(xù)Moore定律最有潛力的新技術(shù)。在應(yīng)變硅技術(shù)中，單軸應(yīng)變相對雙軸應(yīng)變工藝更簡單，成本更低，并且與目前成熟的Si工藝更兼容。因此，對單軸應(yīng)變硅器件的研究成為了國內(nèi)外的熱點。
　　 本文圍繞單軸應(yīng)變硅PMOS，研究了SiN致應(yīng)變、SiGe源漏致應(yīng)變和復合應(yīng)變，及影響小尺寸PMOS可靠性的NBTI(負偏

2、置溫度不穩(wěn)定性)效應(yīng)。
　　 首先，研究了SiN致應(yīng)變。設(shè)計了SiN致應(yīng)變硅PMOS結(jié)構(gòu)，并在Sentaurus中用工藝仿真實現(xiàn)。仿真和分析了其電學性能，結(jié)果表明SiN致應(yīng)變硅PMOS器件性能提升明顯。針對SiN致應(yīng)變硅PMOS性能的提升，本文進一步研究了SiN膜的應(yīng)力、厚度、柵長、Poly高度、側(cè)墻結(jié)構(gòu)對PMOS性能的影響。
　　 其次，研究了SiGe源漏致應(yīng)變。通過在常規(guī)PMOS的源漏區(qū)外延生長SiGe仿真實現(xiàn)了高性

3、能的PMOS器件，結(jié)果表明性能也獲得了顯著提高。本文又分別研究了Ge摩爾組分、SiGe結(jié)深、抬高高度及柵長對PMOS性能的影響。另外，本文還研究了結(jié)合SiN致應(yīng)變和SiGe源漏致應(yīng)變的復合應(yīng)變，結(jié)果表明PMOS性能提升更顯著。
　　 最后，本文研究了應(yīng)變硅PMOS的NBTI效應(yīng)。研究了NBTI產(chǎn)生機理、退化模型，NBTI導致的界面態(tài)退化，進而導致PMOS器件性能退化，結(jié)果表明NBTI受溫度應(yīng)力、電壓應(yīng)力、柵氧中H的擴散系數(shù)的影響