搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

氮化硅膜致小尺寸金属氧化物半导体晶体管沟道单轴应变物理机理

杨旻昱 宋建军 张静 唐召唤 张鹤鸣 胡辉勇

氮化硅膜致小尺寸金属氧化物半导体晶体管沟道单轴应变物理机理

杨旻昱, 宋建军, 张静, 唐召唤, 张鹤鸣, 胡辉勇
PDF
导出引用
导出核心图
  • 应力作用下MOS性能可显著提升, 小尺寸MOS沟道中单轴应力的引入可通过在MOS表面覆盖淀积SiN膜实现. 虽然该工艺已广泛应用于MOS性能的提升, 但有关SiN膜致MOS沟道应力的产生机理、作用机理, 以及SiN膜结构与MOS沟道应力类型关联性等方面的研究仍需深入探讨. 本文基于ISE TCAD仿真, 提出了分段分析、闭环分析和整体性分析三种模型. 通过对Si MOS源、栅、漏上多种SiN膜淀积形式的深入分析, 揭示了SiN膜致MOS 沟道应力产生与作用物理机理. 研究发现: 1) “台阶”结构是SiN膜导致MOS沟道应变的必要条件; 2) SiN膜具有收缩或者扩张的趋势, SiN膜主要通过引起MOS源/漏区域Si材料的形变, 进而引起沟道区Si材料发生形变; 3)整体SiN膜对沟道的应力等于源/漏上方SiN膜在源/漏所施加的应力、“闭环结构”对沟道内部所施加的应力以及SiN膜的完整性在沟道产生的应力的总和. 本文物理模型可为小尺寸MOS工艺制造, 以及MOS器件新型应力引入的研究提供有价值的参考.
      通信作者: 杨旻昱, minyu_muyi@qq.com
    • 基金项目: 模拟集成电路重点实验室基金(批准号: P140c090303110c0904)和陕西省自然科学基础研究计(批准号: 2014JQ8329)资助的课题.
    [1]

    Bai M, Xuan R X, Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Shu B 2015 J. Comput Theor Nanos 12 1610

    [2]

    Wu W R, Liu Ch, Sun J B, Yu W J, Wang X, Shi Y, Zhao Y 2014 IEEE Electr Device L 35 714

    [3]

    Liu W F, Song J J 2014 Acta Phys. Sin. 63 238501 (in Chinese) [刘伟峰, 宋建军 2014 物理学报 63 238501]

    [4]

    Cai W L, Takenaka M, Takagi S 2014 J. Appl. Phys. 115 094509

    [5]

    Song J J, Yang Ch, Zhu H, Zhang H M, Xu R X, Hu H Y, Shu B 2014 Acta Phys. Sin. 63 118501 (in Chinese) [宋建军, 杨超, 朱贺, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 舒斌 2014 物理学报 63 118501]

    [6]

    EngSiew K A, Sohail I R 2013 J Comput Theor Nanos 10 1231

    [7]

    Song J J, Yang Ch, Wang G Y, Zhou Ch Y, Wang B, Hu H Y, Zhang H M 2012 Jpn. J. Appl. Phys. 51 104301

    [8]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dian X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. B 16 3827

    [9]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Sci. China Phys. Mech. 55 1399

    [10]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 057304 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 王晓艳, 王冠宇 2012 物理学报 61 057304]

    [11]

    Huang J, Chang Sh T, Hsieh B F, Liao M H, Wang W C, Lee C C 2010 Thin Solid Films 518 241

    [12]

    Yamashita T, Nishida Y, Okagaki T, Miyagawa Y 2008 Jpn. J. Appl. Phys. 47 2569

    [13]

    Huang, H L, Chen J K, Houng M P 2013 Solid State Electron 79 31

    [14]

    Sentaurus TCAD, G2012-06 Manual, Synopsys, Inc., Mountain View, CA, USA, 2012

  • [1]

    Bai M, Xuan R X, Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Shu B 2015 J. Comput Theor Nanos 12 1610

    [2]

    Wu W R, Liu Ch, Sun J B, Yu W J, Wang X, Shi Y, Zhao Y 2014 IEEE Electr Device L 35 714

    [3]

    Liu W F, Song J J 2014 Acta Phys. Sin. 63 238501 (in Chinese) [刘伟峰, 宋建军 2014 物理学报 63 238501]

    [4]

    Cai W L, Takenaka M, Takagi S 2014 J. Appl. Phys. 115 094509

    [5]

    Song J J, Yang Ch, Zhu H, Zhang H M, Xu R X, Hu H Y, Shu B 2014 Acta Phys. Sin. 63 118501 (in Chinese) [宋建军, 杨超, 朱贺, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 舒斌 2014 物理学报 63 118501]

    [6]

    EngSiew K A, Sohail I R 2013 J Comput Theor Nanos 10 1231

    [7]

    Song J J, Yang Ch, Wang G Y, Zhou Ch Y, Wang B, Hu H Y, Zhang H M 2012 Jpn. J. Appl. Phys. 51 104301

    [8]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dian X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. B 16 3827

    [9]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Sci. China Phys. Mech. 55 1399

    [10]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Wang X Y, Wang G Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 057304 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 王晓艳, 王冠宇 2012 物理学报 61 057304]

    [11]

    Huang J, Chang Sh T, Hsieh B F, Liao M H, Wang W C, Lee C C 2010 Thin Solid Films 518 241

    [12]

    Yamashita T, Nishida Y, Okagaki T, Miyagawa Y 2008 Jpn. J. Appl. Phys. 47 2569

    [13]

    Huang, H L, Chen J K, Houng M P 2013 Solid State Electron 79 31

    [14]

    Sentaurus TCAD, G2012-06 Manual, Synopsys, Inc., Mountain View, CA, USA, 2012

  • [1] 张 超, 孙久勋, 田荣刚, 邹世勇. 氮化硅α,β和γ相的解析状态方程和热物理性质. 物理学报, 2007, 56(10): 5969-5973. doi: 10.7498/aps.56.5969
    [2] 李金, 桂贵, 孙立忠, 钟建新. 单轴大应变下二维六角氮化硼的结构变化. 物理学报, 2010, 59(12): 8820-8828. doi: 10.7498/aps.59.8820
    [3] 王春华, 徐浩, 万钊, 胡燕. 基于金属氧化物半导体晶体管Colpitts混沌振荡电路及其同步研究. 物理学报, 2013, 62(20): 208401. doi: 10.7498/aps.62.208401
    [4] 房营光. 颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析. 物理学报, 2014, 63(3): 034502. doi: 10.7498/aps.63.034502
    [5] 王久敏, 陈坤基, 宋 捷, 余林蔚, 吴良才, 李 伟, 黄信凡. 氮化硅介质中双层纳米硅薄膜的两级电荷存储. 物理学报, 2006, 55(11): 6080-6084. doi: 10.7498/aps.55.6080
    [6] 吴华英, 张鹤鸣, 宋建军, 胡辉勇. 单轴应变硅nMOSFET栅隧穿电流模型. 物理学报, 2011, 60(9): 097302. doi: 10.7498/aps.60.097302
    [7] 邵建立, 何安民, 段素青, 王裴, 秦承森. 单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟. 物理学报, 2010, 59(7): 4888-4894. doi: 10.7498/aps.59.4888
    [8] 林圳旭, 林泽文, 张毅, 宋超, 郭艳青, 王祥, 黄新堂, 黄锐. 基于纳米硅结构的氮化硅基发光器件电致发光特性研究. 物理学报, 2014, 63(3): 037801. doi: 10.7498/aps.63.037801
    [9] 刘绍军, 卢铁城, 陈向荣, 崔新林, 祝文军, 卢志鹏. 单轴应变条件下Fe从α到ε结构相变机制的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(6): 4303-4312. doi: 10.7498/aps.59.4303
    [10] 靳钊, 乔丽萍, 郭晨, 王江安, 刘策. 单轴应变Si(001)任意晶向电子电导有效质量模型. 物理学报, 2013, 62(5): 058501. doi: 10.7498/aps.62.058501
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  312
  • PDF下载量:  113
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-12
  • 修回日期:  2015-08-14
  • 刊出日期:  2015-12-05

氮化硅膜致小尺寸金属氧化物半导体晶体管沟道单轴应变物理机理

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件重点实验室, 西安 710071;
  • 2. 中电集团24所模拟集成电路重点实验室, 重庆 400060
  • 通信作者: 杨旻昱, minyu_muyi@qq.com
    基金项目: 

    模拟集成电路重点实验室基金(批准号: P140c090303110c0904)和陕西省自然科学基础研究计(批准号: 2014JQ8329)资助的课题.

摘要: 应力作用下MOS性能可显著提升, 小尺寸MOS沟道中单轴应力的引入可通过在MOS表面覆盖淀积SiN膜实现. 虽然该工艺已广泛应用于MOS性能的提升, 但有关SiN膜致MOS沟道应力的产生机理、作用机理, 以及SiN膜结构与MOS沟道应力类型关联性等方面的研究仍需深入探讨. 本文基于ISE TCAD仿真, 提出了分段分析、闭环分析和整体性分析三种模型. 通过对Si MOS源、栅、漏上多种SiN膜淀积形式的深入分析, 揭示了SiN膜致MOS 沟道应力产生与作用物理机理. 研究发现: 1) “台阶”结构是SiN膜导致MOS沟道应变的必要条件; 2) SiN膜具有收缩或者扩张的趋势, SiN膜主要通过引起MOS源/漏区域Si材料的形变, 进而引起沟道区Si材料发生形变; 3)整体SiN膜对沟道的应力等于源/漏上方SiN膜在源/漏所施加的应力、“闭环结构”对沟道内部所施加的应力以及SiN膜的完整性在沟道产生的应力的总和. 本文物理模型可为小尺寸MOS工艺制造, 以及MOS器件新型应力引入的研究提供有价值的参考.

English Abstract

参考文献 (14)

目录

    /

    返回文章
    返回