25nm鱼鳍型场效应晶体管中单粒子瞬态的工艺参数相关性

基于TCAD(Technology Computer-Aided Design)3-D模拟,研究了25 nm鱼鳍型场效应晶体管(Fin Field Effect Transistor,FinFET)中单粒子瞬态效应的工艺参数相关性。研究表明一些重要工艺参数的起伏会对电荷收集产生显著影响,从而影响到电路中传播的SET(Single Event Transient)脉冲宽度。对于最佳工艺拐角,离子轰击后收集的电荷量可以降低约38%,而在最坏工艺拐角下,收集的电荷量则会增加79%。这些结论对FinFET工艺下的SET减缓及抗辐射加固设计提供了一种新的思路。

纳米FinFET鳍型优化

FinFET作为22nm以下节点最有发展潜力的器件结构,受到广泛关注。不同于传统研究多定性探讨FinFET尺寸变化对其性能的关系,文中定量分析了亚10nm尺度下鳍形状对器件性能参数的影响,通过对阈值电压、开关电流比、泄漏电流等基本参数的综合考虑,给出了鳍形状的优化设计。在此基础上,优化沟道掺杂浓度,平衡了阈值电压与开关电流比,使器件具有了优秀的性能,适用于数字电路的设计应用。

FinFET静电可靠性及新型Fix-base SOI FinFET研究

在鳍型场效应晶体管(SOI FinFET)相关静电防护技术研究基础上,提出了一种新型的体区接触固定型绝缘体上硅鳍型场效应晶体管泄放钳位装置(Fix-base SOI FinFET Clamp)。该新型结构的器件解决了基区接触浮空在静电防护设计时引起的一系列问题,而且对正常的FinFET工艺具有良好的兼容性。通过计算机辅助工艺设计(TCAD)仿真论证了Fix-base SOI FinFET Clamp具有明显效果,详细阐述和讨论了SOI FinFET和Fix-base SOI FinFET Clamp工作状态下的电流和热分布。

14nm SOI FinFET器件单粒子瞬态的复合双指数电流源模型

单粒子瞬态(SET)的电路仿真通常是注入双指数电流源来模拟,然而,纳米FinFET器件的SET采用单个双指数电流源模拟会带来较大误差。TCAD仿真结果较准确,但耗时较长,为了较为准确地电路仿真SET,提出了一种SET的复合双指数电流源模型。利用TCAD对电学特性校准的14 nm SOI FinFET器件的SET进行仿真,通过分析瞬态电流波形,对比双指数模型特点,提取特征参数,并利用遗传算法对模型参数进行优化处理,得到了关于线性能量转移(LET)的复合双电流源参数的解析模型。利用此复合双指数电流源模型与TCAD得到的瞬态电流波形、峰值和收集电荷量进行对比检验。结果显示,本文模型得到的SET电流波形与TCAD的基本吻合,与TCAD相比,模型的峰值电流的平均误差和最大误差分别为3.00%、5.06%;收集电荷量的平均误差和最大误差分别为4.02%、7.17%。

14 nm工艺3D FinFET器件源漏寄生电阻提取与建模

随着CMOS技术进入14 nm技术结点,三维鳍型场效应晶体管（FinFET）源漏寄生电阻的提取随结构的改变而变得更为复杂,高精度寄生电阻的提取对器件建模及电路性能至关重要。根据FinFET器件结构将源漏寄生电阻分割为3部分：由凸起源漏与接触孔所引入的寄生电阻（R_（con））、狭窄鳍到宽源漏区的过渡区寄生电阻（R_（sp））以及源漏与沟道之间的寄生电阻（R_（ext））。考虑电流拥挤效应、电流展宽和栅压控制效应,分别采用平均电流长度法和微元积分法等对R_（con）,R_（sp）和R_（ext）进行建模。最后,将所建模型与TCAD仿真进行对比验证,结果表明所建模型可准确反映源漏寄生电阻的变化,其中过渡区寄生电阻的相对误差小于1%。

FinFET刻蚀中刻蚀选择比及离子损伤的控制与优化

由于常规电感耦合等离子体刻蚀系统所产生的离子能量分布(IED)为离散的双峰且分布较宽,很难满足在鳍型场效应晶体管(FinFET)刻蚀中对高刻蚀选择比及低离子损伤的要求。利用减速场能量分析仪对比了13和60 MHz偏置射频频率对离子能量分布的影响,在偏置射频频率为60 MHz的条件下得到较为收敛的离子能量分布。进一步分析了13和60 MHz偏置射频频率条件下FinFET器件制造中底部抗反射层工艺的刻蚀选择比、Ar等离子体对氧化硅晶圆的刻蚀速率及刻蚀后鳍(Fin)表面氮化钛的剩余厚度。结果显示,当偏置射频频率由13 MHz提高为60 MHz时,获得了对氧化硅材料121.9的刻蚀选择比,且对氮化钛薄膜的刻蚀离子损伤降低了58.6%。

后摩尔时代先进CMOS技术

随着半导体器件从平面结构走向3D结构,集成电路技术进入“后摩尔时代”。论述了目前集成电路技术的需求和集成电路产业的研发现状,梳理了在先进技术节点下的绝缘层上硅、鳍型场效应晶体管和环栅场效应晶体管等新型器件的优势、研究现状及不足之处,分析了随着器件尺寸的减小,工艺技术的发展和其面临的挑战,为后摩尔时代集成电路技术的持续发展提供新的视野和观点。