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硅膜厚度和背栅对SIMOX／SOI薄膜全耗尽MOSFET特性影响的研究
随着集成电路技术的不断发展，尤其是数字电子产品的广泛应用，对电子元器件的高性能、小尺寸、低功耗和低成本等要求越来越高。而薄膜MOSFET因其具有高速、低功耗、低电压操作等优点得到了广泛应用，尤其是在集成电路的高速和高性能应用中。
而在薄膜MOSFET的制备中，SIMOX和SOI技术是两种常用的制备方法。
SIMOX（SeparationbyIMplantedOXygen）是一种通过将氧离子注入到单晶硅中的方法，将一定深度的单晶硅转化为氧化硅层和硅膜层的复合材料。在SIMOX过程中，通过以前的注入、退火和切割工艺，制备出带有薄氧化硅层的厚度为100nm-500nm的硅层。而SOI（SiliconOnInsulator）是通过在晶圆上首先成长一道极薄SiO2层，然后在其上生长薄晶片并剥离下来形成SOI结构。SOI结构的特点是少数载流子会被禁闭在硅薄膜中，因此SOI结构的电荷耦合和漏电流都比较小。
在使用SIMOX/SOI制备薄膜MOSFET中，硅膜的厚度和背栅电极对器件的电学性能均有重要影响。硅膜厚度是指硅基底中硅膜的厚度。背栅电极是指分享晶圆表面的背面电极，一般和硅膜由氧化层隔开。
SIMOX/SOI薄膜MOSFET器件的性能受到硅膜厚度和背栅电极的影响。在利用SIMOX/SOI薄膜MOSFET中，硅膜厚度的增加会增加电学性能。而背栅电极的作用是使器件在电压较低的电子强耦合情况下保持一定的工作效率。因此，硅膜厚度和背栅电极既可以单独影响器件的电学性能，也可以联合影响器件的电学性能。下面我们将分别就硅膜厚度和背栅电极的影响进行探讨。
首先是硅膜厚度的影响。SIMOX/SOI中的硅膜厚度是影响MOSFET性能的一个重要参数。硅膜厚度较薄（约40~70nm）时，由于硅薄膜中少数载流子数量较小，漏电流小，但电场效应较弱，所以阈值电压较高（约2~3V）；硅膜厚度较厚（约300~400nm）时，漏电流较大，由于片上热源（hotcarrier）效应的限制，导致器件的可靠性较差。从器件的完整性来看，硅膜的厚度一般保持在100nm左右。
硅膜厚度对器件性能的影响主要包括以下几个方面：第一是对漏电流的影响。硅膜厚度较薄时，少数载流子数量较小，漏电流也较小，但随着硅膜厚度的增加，漏电流会逐渐增加。而减小硅膜厚度可以降低漏电流。第二是对阈值电压的影响。硅膜厚度较薄时，硅层表面少数载流子数量较小，但电场效应较弱，所以阈值电压较高。硅膜厚度较厚时，硅层表面的电子受到了漂移扩散的程度会逐渐减小，阈值电压较低。第三是对短通道效应的影响。硅膜厚度减小，短通道效应强度就会增加，这会影响器件的渐进模运算电路性能。第四是对通道表面密度的影响。硅膜厚度的减小会增加通道表面密度。
其次是背栅电极的影响。背栅电极是用来调节通道电压，使器件在电压较低的情况下保持一定的工作效率。在MOSFET中，背栅电极以扁平的电极形式存在于晶片的背面。在SOI晶圆生产中，通过刻蚀/激光切割方法将背面暴露到晶圆表面，然后在上面通过氧化剂的治疗形成背栅电极。背栅电极的存在影响了硅薄膜中电荷的分布状况。由于背栅电极的存在，硅薄膜中的电场会被分成两部分：一部分是沿着由源极到栅极的方向传导的电场，另一部分是沿着由源极到背栅极的方向传导的电场。其中，由源极到栅极的电场是常规MOSFET中所存在的电场，能够影响MOSFET的强度和短通道效应。而由源极到背栅的电场则是新加入的电场，能够无效缓冲栅源电容而影响TRS的读取性能。
背栅电极对器件性能的影响主要表现在：第一是对漏电流的影响。由于背栅电极对应的电场的存在，可以沿着反向漏电流阻力方向广泛扩散，并有效地控制漏电流。因此，厚背栅结构可以显著降低设备的漏电流水平。第二是对阈值电压的影响。当背栅电极电压变大时，非常容易产生背面电场，在电场的影响下，硅薄膜的厚度变薄或电荷分布改变。这个过程可以调节器件的阈值电压。因此，背栅电极可以通过调节硅层表面价带和导带的位置来降低器件的阈值电压水平。第三是对MOSFET透射电压的影响。当背栅电极被恒定电压控制时，MOSFET的透射电压降低，有助于提高LTR的阈值电压与读取性能。这个效应可以通过合理地控制背栅电极电压来降低透射电压，从而提高MOSFET的读取性能。第四是对电容的影响。由于背栅电极的存在，它本身就是一个反常的有机固体电容，相对于其他有机固体电容在电容值上会较大10至20倍。
综上所述，硅膜厚度和背栅对SIMOX/SOI薄膜全耗尽MOSFET特性的影响是非常重要的。硅膜厚度的增加会增加器件的电学性能，但同时也会对器件的电学性能产生负面影响。而背栅电极的存在能够有效地控制漏电流、调节器件阈值电压并提高MOSFET的读取性能。因此，在SIMOX/S