Silicon-on-Nothing (SON)MOSFET及其制造方法

摘要

随着体硅 CMOS技术的发展，需要从材料选用、器件结构以及加工技术等各个方面进行创新，其中以应变硅为代表的沟道高迁移率增强技术，以金属栅/高k栅介质的新型栅结构，以及以SOI、FinFET为代表的新型MOSFET结构均成为22 nm及其以下技术节点的主流技术。
　　与体硅MOS器件相比，SOI MOSFET器件在各个应用领域都表现出巨大优势，对于ETSOI MOSFET器件，硅膜厚度自然地限定了源漏结深，器件工作时沟道处于全耗尽状态，从而可改善漏致势垒降低（DIBL）等短沟道效应，也改善了器件的亚阈值特性，降低了电路的静态功耗。ETSOI MOSFET器件无需沟道掺杂，可以避免因掺杂而引起的沟道迁移率退化，从而保持阈值电压稳定。此外，ETSOI MOSFET器件衬底具有全局埋氧绝缘层，从而降低了源漏扩散区与衬底之间的寄生结电容，并且能使顶层硅完全隔离，因此提高了器件速度，消除了闩锁效应。然而，全局埋氧绝缘层也给ETSOI MOSFET器件带来了两个严重的缺陷，一是浮体效应，另一个是自加热效应。
　　针对以上问题，我们提出了一种新型准 SOI器件结构 Silicon-on-Nothing（SON）MOSFET，这种器件结构消除了ETSOI MOSFET沟道区下面的埋氧绝缘层，顶层硅通过锗硅层和衬底连通,而源漏区域下方是埋氧绝缘层结构，从而改善了ETSOI MOSFET器件的自加热效应和浮体效应，且减小了器件的漏电流和功耗，避免了 SOI晶圆成本过高限制。由于该器件沟道下面埋氧绝缘层被锗硅层替代，既改善了器件的散热性能，同时，双轴应变Si/GeSi异质结构可以使沟道中的电子和空穴迁移率都得到显著提高。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2课题研究目的和意义

1.3国内外研究概况

1.4论文的主要研究内容与结构安排

第二章 SOI-MOSFET器件浮体效应和自加热效应研究

2.1 引言

2.2 浮体效应研究

2.3 自加热效应研究

2.4克服浮体效应和自加热效应的新结构

2.5本章小结

第三章 SON-MOSFET器件仿真与电学特性分析

3.1 引言

3.2 模型建立

3.3 模型校准

3.4 SON MOSFET器件仿真

3.5 本章小结

第四章SON-MOSFET器件工艺流程

4.1 引言

4.2 单步工艺

4.3 SON-MOSFET衬底工艺流程

4.4 SON-MOSFET器件工艺流程

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献