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小尺寸高k栅介质MOS器件栅极漏电特性研究

专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: MOSFET 高k栅介质 栅极漏电流 自洽解 表面预处理
分类号: TN40
形 态: 共 61 页 约 39,955 个字 约 1.911 M内容
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内容摘要


随着MOSFET尺寸的缩小,栅氧化层厚度不断减小,栅极漏电流迅速增加。

高k栅介质取代传统的SiO2后能有效减小栅极漏电,因此成为了当前研究的热点问题。

本文主要研究了小尺寸MOS器件的栅极漏电特性。

在器件物理基础上,考虑了量子效应的影响,给出了完整的泊松方程边界条件,通过自洽的方法求解一维薛定谔和二维泊松方程,准确的计算出了载流子浓度分布以及量子化能级等。

在上述计算的基础上,利用MWKB方法计算了电子隧穿几率,从而建立了不同栅压偏置下超薄栅介质MOSFET的直接隧穿电流模型。

一维模拟结果与实验数据十分吻合,表明了模型的准确性和实用性。

二维模拟结果表明,低栅压下,沟道边缘隧穿电流远大于沟道中心隧穿电流,沟道各处的隧穿电流均大于一维模拟结果;高栅压下,沟道各处的隧穿电流趋于一致,且逼近一维模拟结果。

对器件的界面特性和栅极漏电机理的分析表明,界面态和氧化物陷阱是引起大的栅极漏电流的重要因素。

采用新颖的O2+C2HCl3TCE表面预处理工艺可以显著降低界面态和氧化物陷阱密度,从而大大减小栅极漏电流和SILC效应..……

全文目录


摘要
1 绪论
1.1 微电子技术的发展与极限
1.2 栅极漏电流的研究意义
1.3 栅极漏电流的研究概况
1.4 栅极漏电流研究模型存在的主要问题
2 MOSFET 反型层量子化自洽计算
2.1 反型层量子化分析
2.2 泊松方程和薛定谔方程的离散化
2.3 自洽求解薛定谔方程和泊松方程
2.4 本章小结
3 SI N-MOSFET 直接隧穿电流模型
3.1 WKB 方法概述
3.2 直接隧穿电流模型的建立
3.3 模拟结果分析
3.4 本章小结
4 HFO_2栅介质 MOS 电容栅极漏电实验研究
4.1 MOS 结构中的各种缺陷电荷
4.2 栅极漏电流的产生机制
4.3 实验样品的制备和测量
4.4 实验结果与讨论
4.5 本章小结
5 结论
参考文献

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中图分类: > TN40 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路(ic) > 一般性问题

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