超薄高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性研究

采用MEDICI模拟器,对高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性进行了研究。通过考虑短沟道效应和边缘场效应,着重分析了栅介质介电常数、氧化物固定电荷密度以及沟道长度等对器件阈值电压和亚阈斜率的影响,研究认为:为获得优良的电性能,栅介质的k值需小于50,固定电荷面密度至少应在1.0×1012cm-2以下。

超薄HfN界面层对HfO_2栅介质Ge pMOSFET电性能的改进

通过在高k介质和Ge表面引入一层超薄HfN界面层,实验制备了HfO2/HfON叠层栅介质Ge MOS器件。与没有界面层的样品相比,HfO2/HfON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和高有效迁移率。因此利用HfON作为Ge MOS器件的界面钝化层对于获得小的等效氧化物厚度和高的high-k/Ge界面质量有着重要的意义。

表面Ge沟道pMOSFET阈值电压模型

基于MOS器件的短沟道效应和漏致势垒降低效应理论,通过求解泊松方程,建立了表面Ge沟道pMOSFET的阈值电压模型.基于该模型对表面Ge沟道MOSFET器件的沟道长度、栅氧化层厚度、衬底掺杂浓度、SiGe虚拟衬底中的Ge含量等结构参数以及漏源电压对阈值电压的影响进行了模型模拟分析.模拟结果表明,当沟道长度小于200nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压影响较大,而当沟道长度超过500nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压的影响可以忽略.模型计算结果与实验结果吻合较好.

HfO_2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET制备及迁移率退化研究

为提高high-k/Ge界面质量,在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET样品的空穴迁移率有显著提高,但仍小于理论预测值。利用high-k栅介质MOSFET中各种新的附加散射机制,分析了迁移率退化的原因,模型计算结果与实验结果一致。

应变Si_(1-x)Ge_x沟道PMOSFET空穴局域化研究

为充分利用应变 Si Ge材料相对于 Si较高的空穴迁移率 ,研究了 Si/Si Ge/Si PMOSFET中垂直结构和参数同沟道开启及空穴分布之间的依赖关系。在理论分析的基础上 ,以数值模拟为手段 ,研究了栅氧化层厚度、Si帽层厚度、Si Ge层 Ge组分及厚度、缓冲层厚度及衬底掺杂浓度对阈值电压、交越电压和空穴分布的影响与作用 ,特别强调了 δ掺杂的意义。模拟和分析表明 ,栅氧化层厚度、Si帽层厚度、Si Ge层 Ge组分、衬底掺杂浓度及 δ掺杂剂量是决定空穴分布的主要因素 ,而 Si Ge层厚度、缓冲层厚度和隔离层厚度对空穴分布并不敏感。最后总结了沟道反型及空穴分布随垂直结构及参数变化的一般规律 ,为优化器件设计提供了参考。