《新型圍柵矽納米線MOS器件的漲落性與可靠性研究》是依託北京大學，由王潤聲擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型圍柵矽納米線MOS器件的漲落性與可靠性研究
- 項目負責人：王潤聲
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
圍柵矽納米線MOS器件，被認為是最有潛力拓展到亞十納米量級積體電路領域的新型器件結構之一。器件的漲落性和可靠性是矽納米線器件在未來實際套用中的關鍵性瓶頸問題，本項目將對此進行一系列深入的理論和實驗研究，主要包括：矽納米線器件的特徵漲落及其影響、表征與改善的潛在途徑；矽納米線的器件結構對氧化層陷阱性質和可靠性的影響及其物理機制，並提出新的表征方法和可靠性預測模型；在前面的基礎上，進一步探討二者的耦合效應引起矽納米線器件退化的新特點和物理機制，並提出相應的表征和預測手段。本項目在器件製備的基礎上進行研究，將在理論模型和實驗表征等方面進行創新，對基於矽納米線器件的電路的漲落性和可靠性預測提供指導，為其在未來16nm技術節點以後的實際套用奠定基礎，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
本項目針對課題的研究目標，基本按照研究計畫進行了相關研究，研究內容沒有進行變動，達到了預定的研究目標，順利完成了研究任務，取得了如下的研究成果。 1、對圍柵矽納米線器件的主要特徵漲落——納米線溝道線邊緣/寬度粗糙度（LER/LWR）及其之間的內在關係進行了深入的理論與實驗研究。提出了改進的表征方法和新的表征參數以描述帶互相關的實際LER特性，並通過實驗研究發現了LER的互相關性具有工藝依賴性規律。進一步提出了改進的LER理論模擬方法，並在此基礎上研究了帶互相關的溝道LER對納米線器件的影響。 2、對圍柵矽納米線器件的NBTI可靠性和氧化層缺陷行為進行了實驗和理論研究。實驗研究了器件的NBTI可靠性退化特性，結合納米線圍柵結構的若干新特點，得到了適用於矽納米線器件的可靠性預測模型。採用隨機電報噪聲（RTN）技術對矽納米線器件的柵氧陷阱進行了實驗研究。實驗發現了量子限域對矽納米線器件的柵氧化層陷阱的俘獲和發射行為的特殊影響，結合多聲子物理機制，建立了納米線器件中RTN的量子模型，良好地解釋了實驗現象。 3、進一步考慮可靠性與漲落性之間的耦合，研究了不同矽納米線器件之間的NBTI退化的動態漲落（DDV），並發現了單個器件在工作周期之間的動態漲落（CCV）。 4、此外，基於對形成矽納米線的關鍵工藝的實驗研究成果，提出了一種精確的納米線二維自限制氧化模型，能夠對任意晶向和任意截面形狀的自限制氧化結果進行預測，以提高納米線形成工藝的可控性、為矽納米線器件的製備提供了良好的工藝指導。 基於上述研究成果，發表了多篇學術論文，其中包括發表在專業頂級期刊IEEE T-ED的研究論文3篇；並應邀撰寫Springer英文學術專著的相關章節2章。關於圍柵納米線器件的LER特性和NBTI動態漲落的研究成果，作為“新型低功耗多柵MOS器件的實驗與理論研究”項目的部分內容，獲得了2014年教育部自然科學一等獎（本課題負責人王潤聲排名第2）。由於本項目在半導體電子器件領域做出了具有國際影響力的工作，課題負責人王潤聲榮獲2013年IEEE電子器件青年科技獎（IEEE EDS Early Career Award），是首位來自非美國機構的獲獎者。
