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?

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杨旻昱, 宋建军, 张静, 唐召唤, 张鹤鸣, 胡辉勇. 2015: 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?, 物理学报, null(23): 238502. doi: 10.7498/aps.64.238502
引用本文: 杨旻昱, 宋建军, 张静, 唐召唤, 张鹤鸣, 胡辉勇. 2015: 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?, 物理学报, null(23): 238502. doi: 10.7498/aps.64.238502
Yang Min-Yu, Song Jian-Jun, Zhang Jing, Tang Zhao-Huan, Zhang He-Ming, Hu Hui-Yong. 2015: Physical mechanism of uniaxial strain in nano-scale metal oxide semiconductor transistor caused by sin film, Acta Physica Sinica, null(23): 238502. doi: 10.7498/aps.64.238502
Citation: Yang Min-Yu, Song Jian-Jun, Zhang Jing, Tang Zhao-Huan, Zhang He-Ming, Hu Hui-Yong. 2015: Physical mechanism of uniaxial strain in nano-scale metal oxide semiconductor transistor caused by sin film, Acta Physica Sinica, null(23): 238502. doi: 10.7498/aps.64.238502

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?

Physical mechanism of uniaxial strain in nano-scale metal oxide semiconductor transistor caused by sin film

  • 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。
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出版历程
  • 刊出日期:  2015-12-15

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?

  • 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
  • 中电集团24所模拟集成电路重点实验室,重庆,400060

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。

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