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应变BiCMOS器件及应力分布研究

作　者: 李磊
导　师: 张鹤鸣
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 应力 SiGe HBT BiCMOS
分类号: TN386.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

SiGe BiCMOS技术具有高性能、低成本的特点,发展前景好,因此对SiGe BiCMOS技术进行研究具有非常实际的意义。应变硅材料中应力和应变的分布对提升器件性能具有理论指导意义。本文首先对双轴应变材料特性进行了分析,特别是对迁移率、临界厚度、能带分裂的研究,为提出SiGe BiCMOS模型奠定了理论基础。在均匀弯曲的假设基础上,本文提出了计算SiGe/Si异质结中应力和应变分布的理论模型,并在厚衬底条件下,进行了化简。该模型对设计和优化器件性能具有指导意义。最后,提出了一种新型的SiGe BiCMOS模型,并运用MEDICI软件进行了二维仿真分析,优化了其各项参数,得到了满意的电学特性。本文提出的计算应力模型对研究应变材料和器件具有实际应用价值。提出的新型SiGe BiCMOS模型,性能优良,具有广阔的运用前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 引言  7-8
  1.2 国内外研究现状和发展动态  8-10
    1.2.1 工艺发展  8
    1.2.2 SiGe HBT 的发展  8-9
    1.2.3 SiGe MOS 的研究状况  9-10
  1.3 本文的内容及章节安排  10-11
第二章应力引入及SiGe/Si 的材料特性  11-21
  2.1 应力引入方法和分类  11-12
    2.1.1 双轴应变  11-12
    2.1.2 单轴应变  12
  2.2 SiGe/Si 材料物理特性  12-17
    2.2.1 SiGe 晶格结构的分析  13-14
    2.2.2 SiGe 合金禁带宽度  14-15
    2.2.3 SiGe/Si 异质结导带结构分析  15
    2.2.4 SiGe/Si 异质结价带结构分析  15-16
    2.2.5 双轴应变硅MOSFET 迁移率的增强机理  16-17
  2.3 双轴应变材料温度效应  17-18
  2.4 应变硅层的临界厚度  18-19
  2.5 应变锗硅层临界厚度  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第三章双轴应变材料应力分布研究  21-33
  3.1 应力计算模型  21-25
  3.2 双轴应变材料的试验方法研究  25-30
    3.2.1 X 射线双晶衍射（DCXRD）  26-28
    3.2.2 拉曼光谱分析（RAMAN）  28-29
    3.2.3 二次离子质谱仪（SIMS）  29-30
    3.2.4 原子力显微镜（AFM）  30
    3.2.5 透射电镜（TEM）  30
  3.3 本章小结  30-33
第四章 SiGe HBT 设计及仿真分析  33-43
  4.1 SiGe HBT 基本原理  33-35
    4.1.1 SiGe HBT 的直流特性  33-35
    4.1.2 SiGe HBT 的频率特性  35
  4.2 SiGe HBT 结构设计  35-40
    4.2.1 发射区纵向结构设计  36
    4.2.2 基区纵向结构设计  36-38
    4.2.3 集电区纵向结构设计  38-39
    4.2.4 横向结构参数的选取  39-40
  4.3 SiGe HBT 器件仿真结果及分析  40-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章应变BiCMOS 的设计及仿真分析  43-55
  5.1 传统BiCMOS 工艺  43-44
    5.1.1 以双极工艺为基础的BiCMOS 工艺  43
    5.1.2 以MOS 工艺为基础的BiCMOS 工艺  43-44
  5.2 本文所提出的BiCMOS 模型  44-46
  5.3 SiGe CMOS 仿真与分析  46-53
  5.4 本章小结  53-55
第六章结论  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-61

应变BiCMOS器件及应力分布研究

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