【摘要】：應(yīng)變技術(shù)通過對能帶進(jìn)行調(diào)制以減小載流子有效質(zhì)量與散射率,提升載流子遷移率從而提升器件性能,且與CMOS工藝兼容,被廣泛運用于MOS器件中。傳統(tǒng)的接觸刻蝕阻擋層(Contact Etch Stop Layer,CESL)技術(shù)難以同時提升RF LDMOSFET的溝道區(qū)和漂移區(qū)載流子遷移率。另外隨著器件尺寸進(jìn)一步縮小,傳統(tǒng)應(yīng)變技術(shù)或傳統(tǒng)PSOI技術(shù)均難以既提升RF LDMOSFET器件性能又有效抑制短溝道效應(yīng)。針對以上問題,本文通過理論與仿真分析,對應(yīng)變RF LDMOSFET開展了如下研究:首先,運用Sentaurus仿真分析了漂移區(qū)正應(yīng)變射頻LDMOSFET的力學(xué)特性和電學(xué)特性。為解決漂移區(qū)應(yīng)力反型,載流子遷移率降低的問題,提出的漂移區(qū)正應(yīng)變射頻器件通過在漂移區(qū)表面淀積與其他區(qū)域不同性質(zhì)的應(yīng)力膜,成功地向溝道和漂移區(qū)引入了同型應(yīng)力,實現(xiàn)了同時提升漂移區(qū)和溝道載流子遷移率的目的,使得漂移區(qū)遷移率提升達(dá)24%。傳統(tǒng)PSOI RF LDMOSFET器件的頂層硅厚度減薄使漂移區(qū)變得狹長、漂移區(qū)應(yīng)力反型均使漂移區(qū)電阻增大。漂移區(qū)正應(yīng)變射頻器件的漂移區(qū)應(yīng)力與溝道同型,使得漂移區(qū)載流子遷移率獲得較大提升導(dǎo)通電阻降低。此外高漏壓低柵壓偏置時漂移區(qū)表層處于耗盡狀態(tài),此時導(dǎo)通電阻和頻率特性的提升主要由溝道遷移率決定,因此相比無應(yīng)變器件,普通CESL應(yīng)變和新型CESL應(yīng)變的截止頻率提升幅度相近,提升幅度分別為24%與28%;高柵壓時漂移區(qū)表面電子積累,此時由于普通CESL應(yīng)變使得漂移區(qū)載流子遷移率降低,因此溝道正應(yīng)變器件和常規(guī)應(yīng)變器件相比普通無應(yīng)變射頻器件,對應(yīng)高柵壓時的截止頻率分別提升18.9%和5.5%。其次,運用Sentaurus仿真分析了超薄應(yīng)變PSOI RF LDMOSFET的力學(xué)特性和電學(xué)特性。Sentaurus Sdevice有限元仿真軟件仿真表明超薄應(yīng)變PSOI RF LDMOS器件的驅(qū)動能力相對無應(yīng)變體硅射頻LDMOS提升達(dá)73%,大于超薄SOI單獨作用(提升37.2%)與應(yīng)變技術(shù)單獨作用(提升24.6%)的簡單疊加。超薄應(yīng)變PSOILDMOSFET兼具應(yīng)變技術(shù)和超薄SOI技術(shù)的優(yōu)點,溝道下方的局部BOX結(jié)構(gòu)既能有效抑制短溝道效應(yīng),使器件DIBL從47mV/V降低到28mV/V,還能有效增大傳統(tǒng)CESL應(yīng)變體硅器件溝道的應(yīng)力,進(jìn)一步提升溝道載流子遷移率。
[Abstract]:Strain technique is widely used in MOS devices because it modulates the energy band to reduce the effective mass and scattering rate of carriers and to enhance the mobility of carriers. It is compatible with CMOS process and is widely used in MOS devices. It is difficult to improve the carrier mobility of RF LDMOSFET in both channel region and drift region by conventional contact etching barrier layer (Contact Etch Stop Layer,CESL) technique. In addition, with the further reduction of the device size, both the traditional strain technique and the traditional PSOI technology can not only improve the performance of RF LDMOSFET devices but also effectively suppress the short channel effect. In order to solve the above problems, the following researches on strain RF LDMOSFET are carried out through theoretical and simulation analysis. Firstly, the mechanical and electrical characteristics of positive strain RF LDMOSFET in drift region are analyzed by Sentaurus simulation. In order to solve the problem of stress inversion in drift region and decrease of carrier mobility, the proposed positive strain RF device in drift region is deposited on the surface of drift region by a stress film with different properties from other regions. The isomorphic stress is introduced into the channel and drift region successfully, and the mobility of drift region and channel carrier is raised simultaneously, and the mobility of drift region increases to 24%. The thickness of silicon in the top layer of conventional PSOI RF LDMOSFET devices decreases and the drift region becomes narrow and narrow, and the drift resistance increases with the stress inversion in the drift region. The drift region stress of the positive strain RF device in drift region is the same as that of the channel, which reduces the mobility of carrier in drift region to a large extent. In addition, the surface layer of the drift region is depleted when the gate voltage is bias with high leakage pressure. The increase of the on-resistance and frequency characteristics is mainly determined by channel mobility, therefore, compared with the strain-free devices, the on resistance and frequency characteristics of the drift region are mainly determined by the channel mobility. The cutoff frequency of the ordinary CESL strain and the new CESL strain are similar to that of the new CESL strain (24% and 28% respectively), the electron accumulation on the surface of the drift region is observed at high gate voltage, and the carrier mobility in the drift region is decreased due to the ordinary CESL strain. Therefore, the cutoff frequencies of channel positive strain devices and conventional strain devices are 18.9% and 5.5% higher than those of conventional strain-free RF devices respectively at high gate voltages. Secondly, The mechanical and electrical characteristics of ultra-thin strain PSOI RF LDMOSFET are analyzed by Sentaurus simulation. The. Sentaurus Sdevice finite element simulation software shows that the driving ability of ultra-thin strain PSOI RF LDMOS device is higher than that of strain-free bulk silicon RF LDMOS up to 73, larger than that of ultra-thin. Simple superposition of SOI alone (37.2% increase) and strain technique alone (24.6% increase). The ultra-thin strain PSOILDMOSFET has the advantages of both the strain technique and the ultra-thin SOI technique. The local BOX structure below the channel can effectively suppress the short channel effect, reduce the DIBL from 47mV/V to 28 MV / V, and effectively increase the channel stress of the traditional CESL strain volume silicon device. Further increase channel carrier mobility.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN386

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2280745