高k栅介质SiGe MOS器件电特性研究

摘要

随着互补金属氧化物半导体 (CMOS)器件特征尺寸的不断缩小，Si基MOS 器件的发展达到了其物理极限，新的沟道材料应变SiGe 由于其具有空穴迁移率高，温度范围宽，热传导性良好和漏电流低等特点，成为了制造超小尺寸、高集成度、高频、低噪声集成电路的理想半导体材料。最近几年，高k栅介质Ge和SiGe MOSFETs的研究是微电子学领域的热点，主要集中于高k栅介质的制备工艺及其电特性研究。
　　 本文研究了SiGe MOSFET的迁移率。在器件物理的基础上，考虑了应变对SiGe合金能带结构参数的影响，建立了一个半经验的Si1-xGex pMOSFET 反型沟道空穴迁移率模型。该模型重点讨论了反型电荷对离化杂质散射的屏蔽作用，由此对等效体晶格散射迁移率进行了修正。并且详细讨论了等效体晶格散射迁移率随掺杂浓度Nd和Ge组分x的变化。利用该模型，对影响空穴迁移率的主要因素进行了分析讨论。本文介绍了高k栅介质Ge MOS 电容样品的制备，并进行了测试。比较了湿N2 退火和干N2 退火对HfTiON 栅介质Ge MOS 电容界面特性的影响，分析了Ti 浓度对HfTiO栅介质Ge MOS 电容样品电特性的影响。比较了HfO2、HfTiON和HfTiO 栅介质Ge MOS 电容样品电特性的差异，以及各自的优缺点和应用前景。此外，本文还研究了高频C-V 测试仪的数据采集及处理，完成了数据采集界面程序的编写。利用ProtelDXP 完成了测试仪印制电路板的设计。