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小尺寸应变LDMOS器件研究

作　者: 郑良晨
导　师: 王向展
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 应变硅技术 LDMOS 击穿电压输出特性
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要

随着MOS晶体管和MOS集成电路的出现，微电子产业开始迅速发展。1965年，G.Moore总结了MOS集成电路的发展规律：集成电路的集成度每十八个月就会增长两倍-“摩尔定律”。如今，集成电路的发展还是基本遵循该定律继续持续的发展。其中，集成电路的快速发展离不开器件特征尺寸的不断缩小。但是，随着器件的特征尺寸进入纳米量级，通过缩小器件特征尺寸来提高MOS集成电路性能的办法渐渐遇到很多物理问题和工艺流程的限制。对于应用于P、L波段的小尺寸的LDMOS器件也存在同样的问题。由于应变硅技术可以通过调节Si材料的能带结构，提升载流子的迁移率，进而提升MOS集成电路的驱动能力而被广泛关注。首先，针对漂移区的应力可能会降低LDMOS器件的击穿电压的问题，提出引入局部应变的LDMOS器件。对于LDMOS器件来说，耐压主要由低掺杂的漂移区承受，由于应变会使得材料的禁带宽度变窄，当其他条件相同时，若在漂移区中引入太大的应力可能导致LDMOS器件的击穿电压变小，因此应当尽量避免在漂移区中引入太大的应力。通过在LDMOS器件表面不同位置覆盖具有应力的SiN薄膜对LDMOS器件沟道中引入较大的应力，而在漂移区中引入较小的应力，达到在几乎不影响击穿电压的条件下，提升器件的电学特性的目的。而且可以将这种技术引入到小尺寸的LDMOS器件中。其次，将前面的引入局部应变的方法引入到小尺寸的LDMOS器件中。小尺寸的LDMOS器件存在着击穿电压比较小的问题，采用STI结构，将LDMOS器件的击穿电压提升到17-18V，但此时又会导致器件的输出曲线的饱和特性变差，由于SOI技术可以改善器件的饱和特性。因此，结合STI和SOI结构应用于小尺寸应变的LDMOS器件中，达到提高小尺寸LDMOS器件的击穿电压的同时，也不会降低器件的输出特性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章引言  10-14
  1.1 课题的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究动态  11-13
  1.3 本论文主要研究内容  13-14
第二章应变技术与 LDMOS 器件的工作原理  14-27
  2.1 应变硅技术  14-21
    2.1.1 全局应变技术  14-17
    2.1.2 局部应变技术  17-21
  2.2 LDMOS 器件的工作原理  21-25
    2.2.1 LDMOS 器件的基本结构  21-22
    2.2.2 LDMOS 器件的基本特性  22-25
  2.3 本章小结  25-27
第三章局部应变 LDMOS 器件  27-34
  3.1 LDMOS 器件的结构模型  27-28
  3.2 局部应变 LDMOS 器件的仿真结果  28-32
    3.2.1 LDMOS 器件的应力分布  28-29
    3.2.2 LDMOS 器件的电学特性  29-32
  3.3 本章小结  32-34
第四章基于 STI 和 SOI 结构的小尺寸应变 LDMOS 器件研究  34-60
  4.1 小尺寸的应变 LDMOS 器件  34-38
    4.1.1 小尺寸 LDMOS 器件的结构模型  34-35
    4.1.2 小尺寸体 Si LDMOS 器件的仿真结果  35-38
  4.2 STI LDMOS 器件  38-47
    4.2.1 小尺寸 STI LDMOS 器件的结构模型  39-40
    4.2.2 小尺寸 STI LDMOS 器件的仿真结果  40-47
      4.2.2.1 STI 的位置对 LDMOS 器件的影响  40-44
      4.2.2.2 STI LDMOS 的 STI 尺寸的优化仿真  44-47
  4.3 SOI LDMOS 器件  47-53
    4.3.1 小尺寸 SOI LDMOS 器件的结构模型  48-49
    4.3.2 小尺寸 SOI LDMOS 器件的仿真结果  49-53
  4.4 结合 STI 与 SOI 的小尺寸 LDMOS 器件  53-58
    4.4.1 结合 STI 与 SOI 的小尺寸 LDMOS 器件的结构模型  54
    4.4.2 结合 STI 与 SOI 的小尺寸 LDMOS 器件的仿真结果  54-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-67
攻硕期间取得的研究成果  67-68

小尺寸应变LDMOS器件研究

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