应变硅器件低场迁移率模型和新结构SGOI器件的性能分析的开题报告
应变硅技术在纳米CMOS中的应用
应变硅技术在纳米CMOS中的应用刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【摘要】应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点，且与传统的体硅工艺相兼容，在CMOS工艺中得到广泛地应用，尤其是MOS件的尺寸进入纳米节点。
文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理，并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。
同时，将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。
%Strained silicon technology, which provided with merits of high mobility, modifiable band-gap, compatible with conventional sub-silicon technics, was widely used in CMOS technics, and especially in the nano-meter node CMOS devices. In this text, the principle of carrier mobility ,which influenced by strain,was Simply summarized, and the application of Global strain and Local strain in the nano CMOS technics was introduced. Meanwhile,multi-strain technics would become the trend of improvement of the nano CMOS devices＇performance in the future.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2012(012)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】应变硅;CMOS;全局应变;局部应变【作者】刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系,江苏南通226026;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TP702随着微纳技术的发展，CMOS工艺已经进入了（超）深亚微米阶段，晶体管的特征尺寸已达纳米级。
单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究
单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究单轴应变硅能带结构及载流子迁移率研究引言：近年来，随着半导体技术的飞速发展，人们对新型材料的研究越来越深入。
其中，单轴应变硅是一种具有潜在应用价值的材料。
通过对其能带结构和载流子迁移率的研究，可以更好地理解其电子输运特性和潜在应用领域。
本文旨在探究单轴应变硅的能带结构及载流子迁移率的研究进展，为其应用提供理论依据。
一、单轴应变硅的能带结构研究单轴应变硅是通过在硅晶体上施加单向应变来实现的。
应变会改变硅晶体的晶格常数，从而对其能带结构产生影响。
研究发现，单轴应变硅的电子能带结构可以分为传统硅能带结构和新型能带结构两种。
传统硅能带结构：传统硅晶体的能带结构由导带和价带组成，两者之间被禁带所分隔。
而在单轴应变硅中，由于晶格常数的改变，电子能带结构发生畸变。
一般情况下，在应变方向上，价带和导带能带会产生分裂，形成额外的能带。
这样一来，原本禁带的能量范围被进一步分离，产生所谓的“能隙特异性”。
新型能带结构：在应变方向上，除了传统的分裂能带外，单轴应变硅还可能出现新的能带结构。
这些新型能带一般位于传统能带的高频区，具有更高的能量。
研究发现，这些新的能带结构与应变硅的物理性质和电学特性密切相关，可能是实现其特殊性能的关键。
二、单轴应变硅的载流子迁移率研究载流子迁移率是材料中载流子运动性能的重要指标，对半导体器件的性能起到决定性作用。
研究发现，单轴应变硅的载流子迁移率受到应变和新型能带结构的影响。
应变对载流子迁移率的影响：单轴应变硅晶体在应变方向上会由于晶格剪切而产生应变应力。
应变应力对电子输运提供了额外的能量，促进了载流子的迁移。
通过实验测量，发现在应变硅中，载流子的迁移率较传统硅提高了数倍，这为单轴应变硅在高频电子器件领域的应用提供了潜在的机会。
新型能带结构对载流子迁移率的影响：新型能带结构对载流子迁移率的影响机制较为复杂。
一方面，新型能带的存在可能会引入额外的散射路径，降低载流子迁移率。
新型应变SG0I／SOI／MOSFET器件结构及物理模型分析
件技术研究； 通讯作者：吴铁峰 （ １ ９ ７ ４一） 男， 佳木斯大学信息电子技术学院副教授， 』
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基 金 项 目：本 文 系 “ 佳 木 斯 大 学 博 士 基 金 项 目” （项 目 编 号 ： ２ ２ Ｚｂ ２ ０ １ ５ １ ６） 的研究成果。
Ｓ０Ｉ 技 术和 应 变硅 技术 的广 泛 应用 和融 合 大大 提升 了新 型应 变硅 器 件 的 发展 ，通 过对 新 型应 变器 件结 构 及物 理模 型 的深 入分 析和 研 究 ，有 效 改 善 了传 统 ＭｏＳ Ｆ ＥＴ器件 因结 构尺 寸 小的 限制 。同时 ，沟道 掺 杂工程 在 晶 体 器件 中 的广 泛 引入 ，使 得 新型 应 变 Ｓ ０ｌ ＭＯＳＦ Ｅ Ｔ器 件得 到了 飞速 的 发 展 ，在 未来 的社 会发 展 中有 着广 泛的 应用 前景 。
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佳木斯大学
博士， 从事集 成电路系统设计研究。
赵 智超 （１ ９ ７ ９ ）女 佳木斯大学信息电子技 术学院讲师 ，硕士 ，从事计算机软 、硬
单轴应变Si能带结构与nMOS电子迁移率研究
单轴应变Si能带结构与nMOS电子迁移率研究单轴应变Si能带结构与nMOS电子迁移率研究引言：近年来，随着纳米技术的发展和集成电路的快速发展，对半导体材料的研究和优化已经成为提高电子器件性能的重要研究方向。
单轴应变技术是一种有效的技术手段，可以通过调控晶格结构改变半导体材料的能带结构，从而提高半导体器件的性能。
本文主要研究了单轴应变Si能带结构对nMOS电子迁移率的影响，以期为半导体器件的进一步优化设计提供参考。
一、单轴应变技术单轴应变技术是一种通过施加外力或改变半导体的生长方向，使半导体材料的晶格产生畸变，从而改变材料的能带结构的方法。
当Si材料受到单轴应变时，在沿应变轴方向受到压缩应变的作用下，晶格常数沿应变轴方向缩小，而在应变轴垂直方向则扩张；在拉伸应变作用下，晶格常数沿应变轴方向扩张，而在应变轴垂直方向则缩小。
单轴应变可以通过晶体生长的选择或外力施加实现。
这种应变会导致能带的畸变，从而影响材料的电子迁移率。
二、单轴应变Si能带结构单轴应变Si能带结构与无应变Si能带结构相比存在一定的差异。
在压缩应变作用下，应变轴方向晶格缩短会导致价带（VB）的垂直轴方向有效质量（m2^**)增加，而导带（CB）的垂直轴方向有效质量（m2^**）减小。
相比之下，在拉伸应变作用下，价带（VB）的垂直轴方向有效质量（m2^**)减小，而导带（CB）的垂直轴方向有效质量（m2^**）增加。
这些能带结构的改变会直接影响电子在材料中的迁移率。
三、nMOS电子迁移率迁移率是指电子在半导体中迁移的速率。
对于nMOS器件，电子迁移率（μn）对器件的性能具有重要影响。
通过研究发现，压缩应变作用下，单轴应变Si的电子迁移率明显增加，而拉伸应变作用下，电子迁移率明显降低。
这是由于压缩应变作用使得CB垂直轴方向的有效质量减小，降低了电子的散射概率，从而提高了电子迁移率。
相反，拉伸应变作用使得CB垂直轴方向有效质量增加，增大了电子的散射概率，从而降低了电子迁移率。
SiGe MOS器件模型研究的开题报告
基于Spice的应变Si/SiGe MOS器件模型研究的开题报告一、选题背景在微电子行业中，Si/SiGe MOS器件因其具有良好的热噪声和线性性能等重要特性而备受瞩目。
然而，在设计Si/SiGe MOS器件时，模型的准确性对于确保性能的稳定性和可靠性而言至关重要。
因此，基于Spice 的Si/SiGe MOS器件模型已成为一种广泛应用的研究方法。
二、研究目的本研究旨在基于Spice的方法，开发高质量的Si/SiGe MOS器件模型，以便评估不同参数对器件性能的影响，并提高器件的设计和实现效率。
三、研究内容具体研究内容包括：1. 对常见的Si/SiGe MOS器件结构进行建模，包括MOSFET、MOSCAP等。
2. 开发Si/SiGe MOS器件模型，包括I-V特性、C-V特性、噪声特性和温度特性等。
3. 验证模型的准确性和可靠性，通过实验进行验证。
4. 利用已开发的Si/SiGe MOS器件模型研究器件性能的影响因素，包括材料参数、器件尺寸和温度等等。
四、研究方法本研究将采用基于Spice的方法，开发Si/SiGe MOS器件模型，并分析该模型与实际器件的相关性。
我们将使用以Silvaco TCAD为基础的仿真技术，通过建立准确的物理模型来研究Si/SiGe MOS器件的各种特性。
五、预期结果预计本研究将开发出一种高质量的Si/SiGe MOS器件模型，并对Si/SiGe MOS器件性能的理解提供更全面的视野。
具体成果如下：1. 开发并验证Si/SiGe MOS器件模型的准确性和可靠性。
2. 确定Si/SiGe MOS器件性能的影响因素，并提供优化建议。
3. 加深对Si/SiGe MOS器件在微电子行业中的应用和发展的理解。
六、结论基于Spice的方法提供了一种可靠的研究Si/SiGe MOS器件的手段。
在本研究中，我们将开发高质量的Si/SiGe MOS器件模型，并研究Si/SiGe MOS器件的各种特性，以提高其性能和应用。
应变Si／SiGe沟道功率UMOSFET的模拟分析
２１ Ｏ Ｏ年 ３月
固体 电子 学 研 究 与进 展
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基于模型预测控制的硅单晶体提拉效果仿真研究的开题报告
基于模型预测控制的硅单晶体提拉效果仿真研究的开题报告一、研究背景与意义单晶硅的制备是半导体工业中最重要的生产过程之一，提拉工艺是制备单晶硅的核心环节。
提拉过程中涉及到热力学、流体力学、力学等多个学科，是一个复杂的系统。
传统的提拉过程缺乏有效的控制手段，容易导致质量不达标、成本高等问题。
因此，发展一种更加高效、准确的提拉控制方法十分必要。
模型预测控制作为一种先进的控制方法，能够充分利用过程模型对过程进行控制，避免传统的PID控制参数调整复杂、鲁棒性差等问题。
其在制造业中有着广泛的应用前景。
本文将基于模型预测控制方法，对硅单晶体提拉效果进行仿真研究，预期能够为提升提拉过程控制精度、降低成本、提高产品质量等方面提供有益的指导。
二、研究内容和研究方法本研究将采用建立数学模型的方法对硅单晶体提拉过程进行建模，并使用模型预测控制方法进行仿真研究。
研究内容包括以下几个方面：1. 硅单晶体提拉过程数学模型的建立：建立包括热力学、流体力学、力学等多个方面的硅单晶提拉过程模型，模型将用于后续的仿真研究。
2. 模型预测控制方法的理论分析：对模型预测控制方法进行理论分析，介绍其基本原理、应用场景、控制过程等内容。
3. 硅单晶体提拉效果仿真研究：基于上述模型和模型预测控制方法，对硅单晶体提拉过程进行仿真研究，分析模型预测控制的效果，探究提高控制精度的方法。
4. 实验验证：进行硅单晶体提拉过程的实验，验证理论模型的有效性与可靠性。
五、研究进度计划初步的研究计划如下：第一年：1. 搜集有关硅单晶体提拉过程的研究资料，学习模型预测控制的基本原理和过程。
2. 建立硅单晶体提拉过程数学模型，并进行初步的仿真研究分析。
第二年：1. 对模型预测控制方法进行进一步的理论分析，深入了解其基本原理和应用场景。
2. 在前期建立的模型基础上，开展模型预测控制的仿真研究，分析控制策略对提拉效果的影响。
第三年：1. 设计硅单晶体提拉过程的实验方案，并进行实验验证，获取实验数据。
应变硅CMOS器件的自热效应与热载流子效应的开题报告
应变硅CMOS器件的自热效应与热载流子效应的开题报告一、选题背景与意义：随着科技的不断发展，人们越来越需要高精度、高性能、高灵敏度的传感器来满足不同的应用需求。
而应变硅CMOS器件作为一种基于CMOS工艺的微电子器件，具有在普通集成电路上集成传感元件和信号处理电路的优势，成为传感器设计中的重要一部分。
然而，在应变硅CMOS器件的实际应用过程中，由于器件的工作环境和应力状况的不同，会产生自热效应和热载流子效应，进而影响其传感性能和长期稳定性，因此需要对其进行深入的研究。
二、研究内容：本次开题报告旨在研究应变硅CMOS器件的自热效应和热载流子效应，主要包括以下内容：1. 应变硅CMOS器件的基本原理和制备工艺分析。
2. 自热效应和热载流子效应的物理机制和热学分析。
3. 对不同应变硅CMOS器件的自热效应和热载流子效应进行仿真分析。
4. 对实验测得的数据进行分析和处理。
5. 提出相应的解决方案和改善方法。
三、研究方法：本次研究将采用计算机仿真和实验相结合的方法，其中计算机仿真将采用Silvaco TCAD软件对应变硅CMOS器件进行模拟，得到自热效应和热载流子效应的相关参数和数据，实验将通过对已制作好的应变硅CMOS器件进行测试，得到器件的关键参数和性能数据。
四、预期成果：通过以上研究方法，预期获得以下成果：1. 对应变硅CMOS器件的自热效应和热载流子效应的物理机制和热学分析。
2. 对自热效应和热载流子效应的影响因素和影响程度的分析。
3. 对应变硅CMOS器件的长期稳定性和传感性能的影响分析。
4. 提出相应的解决方案和改善方法，为后续的应变硅CMOS传感器的研发提供参考。
五、研究进度：第一阶段：文献综述和基础理论研究（已完成）第二阶段：计算机仿真和实验方案设计（进行中）第三阶段：实验数据的收集和分析第四阶段：结果比对和成果总结注：以上进度仅供参考，实际进度会因各种原因有所变动。
六、研究难点：1.应变硅CMOS器件的制备工艺和器件参数的控制较为复杂。
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应变硅器件低场迁移率模型和新结构SGOI器件的性
能分析的开题报告
一、选题背景
现今互联网及各种智能设备快速发展，对电子器件的要求也越来越高，例如低功耗、高频响应、纳米尺度下的可控制造等方面。
然而，传
统的硅基器件在这些方面存在一定的限制，这导致人们开始探索一些新
型的器件结构和新材料的应用。
其中，应变硅器件和新结构SGOI器件成为了研究的热点之一。
二、选题意义
随着器件尺寸的不断缩小，硅晶体的应变和界面态效应越来越显著。
应变硅器件在这个背景下应运而生，它通过引入应变场的方式，改变了
硅本身的物理性质，从而实现了更好的电学特性，如提高载流子迁移率等。
而新结构SGOI器件则是一种新型的硅基材料，其在硅基上覆盖了一层绝缘材料，然后在其上再生长硅层，从而有效地降低了晶粒中的缺陷，提高了器件性能。
因此，本文旨在研究应变硅器件低场迁移率模型以及新结构SGOI器件的性能，为下一步的器件设计和制造提供重要理论指导。
三、研究方法和过程
研究应变硅器件低场迁移率模型和新结构SGOI器件的性能，需要进行以下步骤：
1. 阅读相关文献，了解应变硅器件和新结构SGOI器件的物理原理
和制备方法；
2. 建立应变硅器件低场迁移率模型，并对其进行数值模拟分析，得
出在不同应变场下的载流子迁移率；
3. 设计新结构SGOI器件的实验方案，通过器件的制备和测试，得出其在不同工作条件下的电学性能指标，如电阻率、迁移率等；
4. 对实验结果进行分析和总结。
四、预期研究成果
通过上述研究过程，本文的预期研究成果包括：
1. 建立应变硅器件低场迁移率模型，得出载流子迁移率的数值模拟结果，并分析应变场对其影响。
该模型可为后续的应变硅器件设计提供参考；
2. 通过实验，测试新结构SGOI器件的电学性能，并得出其在不同工作条件下的指标。
该实验可为新型器件结构的研究提供理论基础；
3. 综合分析应变硅器件和新结构SGOI器件的性能，找出两种器件每个方面的优缺点，并探讨它们在不同应用场景下的应用前景。
五、可能遇到的问题及解决方案
1. 实验材料的制备和测试条件可能较为苛刻，对实验者的技术要求较高。
解决方案：提前做好实验设计和准备工作，保证实验条件的稳定和准确；
2. 需要进行复杂的数值模拟和数据处理，其结果可能存在误差。
解决方案：调整模型参数，提高计算准确度，注意数据处理过程中的统计方法和异常值处理。
六、参考文献
1. J. D. Plummer, M. D. Deal, and P. B. Griffin, Silicon VLSI technology: fundamentals, practice, and modeling, Prentice Hall, 2000.
2. S. A. Dyck, M. L. Truitt, S. M. Bedair, and R. H. Williams. High-performance strained-silicon field-effect transistors. IEEE Electron Device Letters, v. 15, n. 2, 1994.
3. L. Tosti, P. Palestri, G. Bersuker, and A. Baschirotto. Strain-engineering for high-performance and low-power silicon-based devices:
from bulk to SOI and beyond. Proceedings of the IEEE, v. 98, n. 2, 2010.
4. C. Tao and M. A. Alam. A mobility model for strained-Si and SiGe MOSFET devices. IEEE Transactions on Electron Devices, v. 48, n. 8, 2001.
5. Y. Yamamoto, M. Kurosawa, Y. Nakano, and Y. Uchida. Improvement of the electrical characteristics of a thin SOI MOSFET by inserting a thin buffer layer. IEEE Transactions on Electron Devices, v. 41, n. 7, 1994.。