纳米MOS器件中的表面粗糙度散射机理研究

在本课题的执行期内，我们紧密围绕课题任务书中的要求，在纳米MOS器件尤其是新沟道材料和新结构器件中的表面粗糙度散射机理方面开展了大量的工作，主要包括：（1）多栅（Fin）Ge沟道MOS器件的制备工艺研究。提出了SF6/CF4循环反应离子刻蚀（RIE）技术，大大降低了Fin的表面粗糙度并且优化了FinFET器件中Fin的形貌；（2）提出了一种制备高质量Ge MOS结构的新方法-臭氧后处理法，研究了臭氧处理和GeO2界面层对高k栅极介质Ge MOSFET器件可靠性的影响，并提出了相应模型；（3）研究了不同栅极结构（GeO2/Ge和Al2O3/Ge）中MOS反型层中的载流子散散机理和可靠性行为；（4）研究了不同晶向Ge MOSFET器件中载流子输运与Si MOSFET中的区别，提出了统一的模型，尤其在表面粗糙度散射方面，Ge表现出了与Si很大的差异；（5）研究了利用高分辨TEM表征MOS器件的界面形状，并进一步提取出形状函数，与MOS器件迁移率的测试结果对比，定量给出TEM样品厚度对表征粗糙度和后续计算迁移率的影响。同时定量研究了应变对Si MOS界面粗糙的影响；（6）研究了应变对Si pMOSFETs 负偏压不稳定（NBTI）特性的影响，从MOS界面出载流子的分布函数出发，提出了一个统一的模型用于解释如何合理利用应变来改善器件的可靠性行为。