0.13微米SOI工艺仿真及PDSOI器件特性研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bitao6633620
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绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator,SOI)技术实现器件全介质隔离,彻底消除体硅CMOS寄生闩锁效应,具有功耗低、速度快、集成度高等显著特色。PDSOI器件体区并未完全耗尽,出现浮体效应。浮体效应对器件特性产生多方面的影响,主要有Kink效应、LKE效应、反常亚阈值摆幅效应、早期击穿效应及记忆效应,这极大的限制了SOI技术的广泛应用。本论文重点开展PDSOI器件浮体效应的研究,创新性提出有效抑制浮体效应的TDBCSOI新技术,主要获得如下四方面的成果:   1.TCAD仿真研究0.13微米SOI工艺。分析工艺参数对阈值电压、饱和电流及关态漏电等关键器件性能参数的影响规律,仿真研究PDSOI器件的短沟道等小尺寸效应。进行TCAD校准工作,优化工艺设计,为0.13微米SOI工艺的开发提供了有效指导。   2.研究了PDSOI器件的浮体效应,分析浮体效应对器件性能的影响:Kink效应、LKE效应、反常亚阈摆幅效应及早期击穿效应。开展LKE效应机理研究,首先分析栅电流成分,然后设计测试方案分析栅至体的隧穿机理,验证0.13微米SOI工艺LKE效应的AHI和AEI模型。进一步研究了PDSOI器件浮体效应的温度及应力特性。   3.研究了PDSOI器件的记忆效应。设计PDSOI器件记忆效应表征方法:IDhysteresis=IhD=IfD-IrD。利用复合理论,揭示了记忆效应的背栅特性机理。   4.首次提出抑制浮体效应的TDBCSOI技术。TDBCSOI器件通过在源区嵌入隧道二极管,从而抑制浮体效应。利用0.13微米SOI工艺成功制备TDBCSOI器件,有效抑制浮体效应,彻底消除Kink效应、LKE效应、反常亚阈摆幅效应、早期击穿效应及记忆效应,并且抑制浮体效应的效果不受器件尺寸的限制。相对于其他抑制浮体效应的方法,TDBCSOI技术具有工艺简单、节省面积、与集成电路工艺完全兼容的优势。相对于FBSOI器件,ION/IOFF升高,Gm/ID有10%的提升,TDBCSOI器件将为SOI数字和模拟应用提供全新的解决方案。
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