發(fā)布時(shí)間：2023-01-26 05:41

　　近幾十年以來,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,包括微電子材料、設(shè)備等進(jìn)步,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）按照摩爾定律不斷推進(jìn)。隨著晶體管特征尺寸的不斷減小,晶體管出現(xiàn)了許多新的亟待解決的科學(xué)問題,比如短溝道效應(yīng)、功耗增加等。由此,衍生出了許多新型技術(shù)來提高晶體管的電學(xué)特性,如應(yīng)變硅技術(shù)、金屬柵極/高k柵極氧化物技術(shù)、絕緣層上硅（Silicon-on-Insulator,SOI）技術(shù)、鰭式柵極（FinFET）技術(shù)、高遷移率溝道材料技術(shù)、新機(jī)理晶體管技術(shù)等。半導(dǎo)體Ge材料擁有遠(yuǎn)比Si更高的遷移率,是非常有應(yīng)用前景的晶體管溝道材料。超薄絕緣層上半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)能夠很好地抑制短溝道效應(yīng),是一種較理想的結(jié)構(gòu)。結(jié)合以上兩點(diǎn)優(yōu)勢,超薄絕緣層上Ge（GeOI）MOSFET是一種很好的能提升晶體管性能的選擇。另外,微電子行業(yè)的發(fā)展也為其他領(lǐng)域帶來了極大的便利,其中包括醫(yī)學(xué)檢測。離子敏感場效應(yīng)晶體管（Ion Sensitive Field Effect Transistor,ISFET）和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（... 

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 背景
    1.2 絕緣層上鍺(GeOI)場效應(yīng)晶體管
        1.2.1 絕緣層上硅/鍺(SOI/GeOI)場效應(yīng)晶體管
        1.2.2 超薄絕緣層上硅/鍺(SOI/GeOI)場效應(yīng)晶體管
        1.2.3 超薄絕緣層上鍺(GeOI)襯底制備方法
        1.2.4 超薄絕緣層上鍺(GeOI)襯底及晶體管的難點(diǎn)與不足
    1.3 半導(dǎo)體技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用
        1.3.1 離子敏感場效應(yīng)晶體管
        1.3.2 離子敏感場效應(yīng)晶體管研究現(xiàn)狀和不足
        1.3.3 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)檢測芯片
        1.3.4 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)檢測方法
    1.4 本論文主要內(nèi)容
第二章 高質(zhì)量超薄絕緣層上鍺(GeOI)襯底的制備與表征
    2.1 引言
    2.2 高質(zhì)量超薄絕緣層上鍺(GeOI)襯底制備方法
        2.2.1 襯底前處理
        2.2.2 埋氧化層生長
        2.2.3 晶片鍵合
        2.2.4 機(jī)械研磨
        2.2.5 化學(xué)機(jī)械拋光
        2.2.6 刻蝕氧化減薄
    2.3 超薄絕緣層上鍺(GeOI)襯底晶體質(zhì)量表征
        2.3.1 拋光GeOI襯底超薄結(jié)構(gòu)
        2.3.2 拋光GeOI襯底的表面粗糙度
        2.3.3 拋光GeOI襯底的晶體質(zhì)量表征
        2.3.4 拋光GeOI襯底載流子的霍爾遷移率
    2.4 本章小結(jié)
第三章 高性能超薄絕緣層上鍺(GeOI)晶體管的實(shí)現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 背柵絕緣層上鍺(GeOI)晶體管的實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 背柵n型GeOI MOSFET的基本電學(xué)特性
        3.2.2 背柵晶體管的載流子有效遷移率
        3.2.3 背柵晶體管電學(xué)特性的鍺厚度依存性
        3.2.4 積累型絕緣層上鍺(GeOI)背柵nMOSFET電學(xué)特性
    3.3 超薄絕緣層上鍺(GeOI)結(jié)構(gòu)中Ge/BOX界面的優(yōu)化
    3.4 超薄絕緣層上鍺(GeOI)前柵晶體管的實(shí)現(xiàn)
        3.4.1 GeOI前柵晶體管工藝
        3.4.2 GeOI前柵晶體管基本特性
        3.4.3 GeOI前柵晶體管對(duì)厚度的依存性
        3.4.4 不同超薄GeOI襯底實(shí)現(xiàn)的晶體管特性比較
    3.5 絕緣層上鍺(GeOI)前柵晶體管的低溫特性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 高性能超薄絕緣層上鍺(GeOI)晶體管的背柵調(diào)控研究
    4.1 引言
    4.2 超薄絕緣層上鍺(GeOI)前柵晶體管中背柵壓調(diào)控作用的實(shí)驗(yàn)研究
        4.2.1 超薄GeOI背柵晶體管電學(xué)特性
        4.2.2 背柵壓對(duì)超薄GeOI pMOSFET溝道電流的調(diào)控作用
        4.2.3 背柵壓對(duì)超薄GeOI pMOSFET溝道電容特性的調(diào)控作用
        4.2.4 背柵壓對(duì)超薄GeOI pMOSFET中載流子有效遷移率的調(diào)控作用
        4.2.5 背柵壓對(duì)超薄GeOI pMOSFET其他電學(xué)特性的調(diào)控作用
    4.3 超薄絕緣層上鍺(GeOI)前柵晶體管中背柵壓調(diào)控作用的模擬研究
        4.3.1 Sentaurus模擬基本設(shè)置
        4.3.2 背柵壓對(duì)超薄GeOI晶體管調(diào)控作用的模擬
        4.3.3 背柵壓對(duì)SOI/GeOI晶體管性能的調(diào)控作用比較
    4.4 鍺薄膜厚度對(duì)超薄絕緣層上鍺(GeOI)晶體管背柵壓調(diào)控的影響
    4.5 總結(jié)
第五章 超薄絕緣層上鍺(GeOI)離子敏感晶體管
    5.1 引言
    5.2 絕緣層上鍺(GeOI)離子敏感場效應(yīng)晶體管研究
        5.2.1 GeOI離子敏感場效應(yīng)晶體管工藝實(shí)現(xiàn)
        5.2.2 GeOI離子敏感場效應(yīng)晶體管對(duì)pH值的響應(yīng)
        5.2.3 GeOI離子敏感場效應(yīng)晶體管背柵調(diào)制作用
    5.3 本章小結(jié)
第六章 基于集成電路制造工藝的數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)檢測芯片
    6.1 引言
    6.2 微反應(yīng)室數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)芯片
        6.2.1 數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)芯片的設(shè)計(jì)與制備
        6.2.2 微反應(yīng)室數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)芯片擴(kuò)增反應(yīng)
    6.3 總結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
博士研究生期間研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effect of ultrathin GeOx interfacial layer formed by thermal oxidation on Al2O3 capped Ge[J]. 韓樂,王盛凱,張雄,薛百清,吳汪然,趙毅,劉洪剛.  Chinese Physics B. 2014(04)
[2]Equivalent oxide thickness scaling of Al2O3/Ge metal-oxide-semiconductor capacitors with ozone post oxidation[J]. 孫家寶,楊周偉,耿陽,盧紅亮,吳汪然,葉向東,張衛(wèi),施毅,趙毅.  Chinese Physics B. 2013(06)



本文編號(hào)：3732234