geoi mosfet器件模型及表面预处理技术研究-research on geoi mosfet device model and surface pretreatment technology.docx

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。必威体育官网网址□，在年解密后适用本授权本论文属于书。不必威体育官网网址□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要为了克服Si基MOSFET的物理极限，满足下一代CMOS集成电路低功耗，高性能的要求，绝缘层上硅(SOI)结构MOSFET 被认为是未来具有较大潜力的MOS 器件。高k栅介质的应用也使得高迁移率的Ge取代Si作为MOSFET的沟道材料成为现实。因此既具有SOI结构优势，又满足高迁移率的绝缘层上锗(GeOI)MOSFET引起了广泛的兴趣。然而，高k栅介质与Ge沟道之间易形成不稳定的GeOx氧化物，引起GeOIMOSFET的性能退化。因此本文主要围绕Ge/高k栅介质的界面特性展开研究，探讨了LaAlON和LaSiON两种高k栅介质与Ge接触的界面特性以及以HfON为高k栅介质时，采用YON 钝化层对界面特性的影响。两组实验均探讨了等离子体表面处理对界面特性的影响。理论方面，研究了GeOI MOSFET 阈值电压和亚阈斜率模型以及量子效应对电特性的影响。理论方面开展的工作有：(1)通过对沟道区的二维泊松方程的求解，并且考虑栅电极与源漏区表面产生的所有边缘电容对沟道电势的影响建立了阈值电压和亚阈斜率模型。基于此模型，研究了边缘电容对阈值电压和亚阈斜率的影响；(2)采用密度梯度模型研究了量子效应对亚阈斜率，漏致势垒降低(DIBL)效应，阈值电压和通断态电流的影响。仿真结果表明，量子效应对前栅电学控制能力产生影响，使DIBL效应增强，阈值电压增大，通断态电流减小。实验方面开展的工作有：(1)研究不同的高k栅介质LaAlON和LaSiON以及在溅射高k栅介质之前的不同的等离子体处理气体(N2,NH3)对GeMOS电容界面特性的影响。实验研究表明，NH3等离子体处理并溅射LaAlON高k栅介质的GeMOS电容有最好的界面特性；(2)以HfON为高k栅介质，研究YON钝化层以及溅射YON钝化层后等离子体处理对界面特性的影响。结果表明，溅射YON钝化层的样品比没有钝化层的好，既溅射YON 钝化层又进行等离子体处理的样品有最好的界面特性。关键词：GeOIMOSFET阈值电压量子效应高k栅介质等离子体处理AbstractInordertoovercomethephysicallimitsofconventionalSiCMOSdevicesandmeetthedemandoflow-power,high-performanceComplementarymetal-oxide-semiconductor(CMOS) integratedcircuitsforthenextgeneration.Silicon-on-insulator (SOI) MOSFETisrecognizedasthemostpotentialMOSdevicesinthefuture.Therecentdevelopmentofhigh-kgatedielectricsmakesGebecomeapotentialcandidateasthechannelmaterialbecauseofthehighercarriermobilitythanSi.Therefore,theGeOIMOSFEThas attractedmuchattentionin recentyearsbecauseofthehighercarriermobilityandthe advantagesofSOIstructure.However,thehigh-kgatedielectriccaneasilyformGeOxinterfacelayerwhendirectlycontactwithGe,whichcausestheperformancedegradationofGeOIMOSFET.Therefore,thispapermainlystudiestheinterfacepropertiesofGe/high-kgatedielectricsMOScapa