先進(jìn)半導(dǎo)體集成設(shè)計(jì)研究

第1章 緒論 1
1.1 FinFET-主流半導(dǎo)體集成技術(shù) 1
1.1.1 FinFET集成技術(shù)的結(jié)構(gòu)、工作原理與性能優(yōu)勢(shì) 1
1.1.2 FinFET集成技術(shù)的發(fā)展與商用化進(jìn)程 2
1.1.3 參考文獻(xiàn) 4
1.2 無結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 6
1.2.1 無結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理與性能優(yōu)勢(shì) 7
1.2.2 參考文獻(xiàn) 10
1.3 隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 12
1.3.1 隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的提出與技術(shù)優(yōu)勢(shì) 12
1.3.2 隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的發(fā)展歷程 13
1.3.3 參考文獻(xiàn) 14
1.4 基于金屬與半導(dǎo)體接觸的集成器件技術(shù) 17
1.4.1 金屬與半導(dǎo)體接觸及其發(fā)展歷史 17
1.4.2 肖特基勢(shì)壘和費(fèi)米能級(jí)釘扎效應(yīng) 18
1.4.3 金屬與半導(dǎo)體接觸在半導(dǎo)體技術(shù)中的應(yīng)用 20
1.4.4 參考文獻(xiàn) 21
1.5 先進(jìn)半導(dǎo)體集成技術(shù) 23
1.5.1 先進(jìn)半導(dǎo)體集成技術(shù)概要 23
1.5.2 參考文獻(xiàn) 24
第2章 先進(jìn)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù) 27
2.1 H形柵極U形溝道無結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 27
2.1.1 H形柵極U形溝道無結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 28
2.1.2 與馬鞍形柵極無結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管特性對(duì)比 29
2.1.3 摻雜濃度的影響 32
2.1.4 柵極厚度的影響 33
2.1.5 源漏延長區(qū)高度的影響 34
2.1.6 柵極氧化物厚度的影響 36
2.1.7 H形柵極U形溝道無結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出特性 39
2.1.8 本節(jié)結(jié)語 39
2.1.9 參考文獻(xiàn) 39
2.2 矩形柵極U形溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 40
2.2.1 矩形柵極U形溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 41
2.2.2 凹槽區(qū)內(nèi)部絕緣隔離層高度的影響 43
2.2.3 源漏之間絕緣隔離層厚度的影響 44
2.2.4 矩形柵極U形溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出特性 46
2.2.5 本節(jié)結(jié)語 46
2.2.6 參考文獻(xiàn) 47
第3章 隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 49
3.1 隧穿效應(yīng)與PIN隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 49
3.2 源漏雙折疊柵雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 52
3.2.1 源漏雙折疊柵極雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 54
3.2.2 N 區(qū)摻雜濃度的影響 55
3.2.3 N 摻雜區(qū)長度的影響 56
3.2.4 本征區(qū)長度的影響 58
3.2.5 P 區(qū)摻雜濃度的影響 59
3.2.6 的影響 61
3.2.7 本節(jié)結(jié)語 61
3.2.8 參考文獻(xiàn) 61
第4章 高肖特基勢(shì)壘無摻雜隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 66
4.1 平面高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 66
4.1.1 平面高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 68
4.1.2 與隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管和肖特基勢(shì)壘金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的對(duì)比 71
4.1.3 肖特基勢(shì)壘高度的影響 72
4.1.4 本節(jié)結(jié)語 75
4.1.5 參考文獻(xiàn) 75
4.2 H形柵極高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 76
4.2.1 H形柵極高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 77
4.2.2 H形柵極高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管工藝流程設(shè)計(jì) 78
4.2.3 與平面高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的比較 81
4.2.4 源漏電極高度的影響 85
4.2.5 主控柵極與輔助柵間距的影響 86
4.2.6 H形柵極高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出特性 87
4.2.7 本節(jié)結(jié)語 87
4.2.8 參考文獻(xiàn) 88
4.3 源漏垂直嵌入式高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 90
4.3.1 源漏垂直嵌入式高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 91
4.3.2 與平面高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)比 92
4.3.3 兩側(cè)垂直溝道高度的影響 95
4.3.4 中央水平溝道高度的影響 95
4.3.5 輔助柵電壓的影響 96
4.3.6 與FinFET的比較 96
4.3.7 源漏垂直嵌入式高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管工藝流程設(shè)計(jì) 99
4.3.8 本節(jié)結(jié)語 102
4.3.9 參考文獻(xiàn) 102
4.4 高低肖特基勢(shì)壘隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 104
4.4.1 高低肖特基勢(shì)壘隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 105
4.4.2 高低肖特基勢(shì)壘隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理 106
4.4.3 高低肖特基勢(shì)壘隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管特性分析 107
4.4.4 與基于摻雜的PIN隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)比 109
4.4.5 本節(jié)結(jié)語 111
4.5 高低高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管 112
4.5.1 高低高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 113
4.5.2 高低高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理 114
4.5.3 本征硅區(qū)長度的影響 114
4.5.4 柵極氧化物厚度的影響 117
4.5.5 柵極氧化物材料的影響 119
4.5.6 肖特基勢(shì)壘高度的影響 120
4.5.7 與平面高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)比 122
4.5.8 與基于摻雜的雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)比 127
4.5.9 高低高肖特基勢(shì)壘雙向隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管工藝流程設(shè)計(jì) 131
4.5.10 本節(jié)結(jié)語 132
4.5.11 參考文獻(xiàn) 133
第5章 可重置晶體管 135
5.1 可重置晶體管概述 135
5.1.1 可重置晶體管的提出 135
5.1.2 參考文獻(xiàn) 136
5.2 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)管 139
5.2.1 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 140
5.2.2 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝流程設(shè)計(jì) 141
5.2.3 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 143
5.2.4 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管與FinFET的比較 144
5.2.5 嵌入式源極/漏極厚度的影響 145
5.2.6 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出特性 146
5.2.7 I形柵控雙向可重置隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的可重置特性 147
5.2.8 本節(jié)結(jié)語 148
5.2.9 參考文獻(xiàn) 148
5.3 具有互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管 149
5.3.1 具有互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 149
5.3.2 具有互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管與普通雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)
晶體管的比較 152
5.3.3 可重置特性分析 161
5.3.4 本節(jié)結(jié)語 164
5.4 互補(bǔ)摻雜源漏雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管 164
5.4.1 互補(bǔ)摻雜源漏雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 165
5.4.2 互補(bǔ)摻雜源漏雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管與普通雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作原理的
對(duì)比 166
5.4.3 互補(bǔ)摻雜源漏雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管與普通雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的
對(duì)比 168
5.4.4 兩側(cè)編程?hào)艠O電壓的影響 183
5.4.5 中央控制柵極電壓的影響 186
5.4.6 本節(jié)結(jié)語 189
第6章 非易失可重置晶體管 190
6.1 單柵控制非易失浮置程序柵可重置晶體管 190
6.1.1 單柵控制非易失浮置程序柵可重置晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 191
6.1.2 單柵控制非易失浮置程序柵可重置晶體管的原理 192
6.1.3 與普通的可重置晶體管的比較 192
6.1.4 浮置柵極編程特性分析 194
6.1.5 浮置程序柵可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的簡(jiǎn)易工藝流程 197
6.1.6 本節(jié)結(jié)語 199
6.1.7 參考文獻(xiàn) 199
6.2 單柵極控制非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管 200
6.2.1 單柵極控制非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 201
6.2.2 Q和的變化對(duì)的影響 202
6.2.3 單柵極控制非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管原理分析 203
6.2.4 與普通雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的對(duì)比 205
6.2.5 浮柵電荷量的影響 206
6.2.6 非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管編程與擦除特性分析 207
6.2.7 本節(jié)結(jié)語 207
6.2.8 參考文獻(xiàn) 208
6.3 源漏內(nèi)嵌式非易失雙向可重置晶體管 209
6.3.1 源漏內(nèi)嵌式非易失雙向可重置晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 210
6.3.2 源漏內(nèi)嵌式非易失雙向可重置晶體管的簡(jiǎn)易工藝流程設(shè)計(jì) 211
6.3.3 源漏內(nèi)嵌式非易失雙向可重置晶體管的浮柵編程與擦除特性分析 212
6.3.4 與無摻雜隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管及普通雙向可重置晶體管的對(duì)比 215
6.3.5 源漏內(nèi)嵌式非易失雙向可重置晶體管的可重置特性分析 217
6.3.6 源漏電極之間的硅區(qū)長度的影響 218
6.3.7 本節(jié)結(jié)語 219
6.3.8 參考文獻(xiàn) 219
6.4 互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏接觸的非易失雙向可重置晶體管 221
6.4.1 互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏接觸的非易失雙向可重置晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 222
6.4.2 互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的編程與擦除特性 223
6.4.3 與普通雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的比較 225
6.4.4 互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理分析 225
6.4.5 電荷量對(duì)傳輸特性與輸出特性的影響 227
6.4.6 互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的可重置特性分析 229
6.4.7 互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源漏的雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝流程設(shè)計(jì) 229
6.4.8 本節(jié)結(jié)語 232
6.4.9 參考文獻(xiàn) 232
6.5 雙摻雜源漏非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管 234
6.5.1 雙摻雜源漏非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 234
6.5.2 雙摻雜源漏非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的編程與擦寫特性 236
6.5.3 與雙摻雜源漏雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的比較 237
6.5.4 浮柵電荷量的影響 239
6.5.5 非易失可重置特性分析 241
6.5.6 雙摻雜源漏非易失雙向可重置場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝流程設(shè)計(jì) 241
6.5.7 本節(jié)結(jié)語 245
6.5.8 參考文獻(xiàn) 245
第7章 可重置肖特基二極管 247
7.1 基于互補(bǔ)摻雜源的可重置肖特基二極管 247
7.1.1 基于互補(bǔ)摻雜源的可重置肖特基二極管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 247
7.1.2 基于互補(bǔ)摻雜源的可重置肖特基二極管的工藝流程設(shè)計(jì) 250
7.1.3 基于互補(bǔ)摻雜源的可重置肖特基二極管的可重置特性分析 252
7.1.4 基于互補(bǔ)摻雜源的可重置肖特基二極管的同或邏輯特性分析 259
7.1.5 本節(jié)結(jié)語 261
7.1.6 參考文獻(xiàn) 261
7.2 基于互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源的可重置肖特基二極管 263
7.2.1 基于互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源的可重置肖特基二極管的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 263
7.2.2 基于互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源的可重置肖特基二極管的工藝流程設(shè)計(jì) 265
7.2.3 基于互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源的可重置肖特基二極管的可重置特性分析 267
7.2.4 基于互補(bǔ)低肖特基勢(shì)壘源的可重置肖特基二極管的同或邏輯特性分析 275
7.2.5 本節(jié)結(jié)語 277
第8章 基于集成化場(chǎng)效應(yīng)晶體管的先進(jìn)環(huán)境傳感器件 278
8.1 基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的環(huán)境傳感器件概述 278
8.1.1 基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的環(huán)境傳感器件 278
8.1.2 薄膜場(chǎng)效應(yīng)傳感器件 279
8.1.3 催化柵場(chǎng)效應(yīng)傳感器件 279
8.1.4 懸浮柵場(chǎng)效應(yīng)傳感器件 280
8.1.5 浮柵懸浮柵場(chǎng)效應(yīng)傳感器件 280
8.1.6 平面浮柵場(chǎng)效應(yīng)傳感器件 281
8.1.7 本節(jié)結(jié)語 282
8.1.8 參考文獻(xiàn) 282
8.2 基于金屬氧化物半導(dǎo)體的HFGFET傳感器件 282
8.2.1 基于的HFGFET傳感器件的結(jié)構(gòu)及制備 283
8.2.2 基于的HFGFET傳感器件的傳感特性 284
8.2.3 基于的HFGFET傳感器件的傳感特性 286
8.2.4 基于的HFGFET傳感器件的基本工作原理 287
8.2.5 本節(jié)結(jié)語 288
8.2.6 參考文獻(xiàn) 288
8.3 基于聚合物的HFGFET傳感器件 289
8.3.1 基于PEI的HFGFET傳感器件的結(jié)構(gòu)及制備 289
8.3.2 基于PEI的HFGFET傳感器件的濕度傳感特性 291
8.3.3 基于PEI的HFGFET傳感器件的基本工作原理 292
8.3.4 本節(jié)結(jié)語 296
8.3.5 參考文獻(xiàn) 296