24、超薄芯片的压阻效应与电学器件表征

超薄芯片的压阻效应与电学器件表征

1. 压阻效应相关基础

在半导体器件中，压阻效应是一个重要的物理现象。以体 p - MOSFETs 的压阻系数为例，其 P11 和 P12 的绝对值低于体硅的相应值，不过 P44 的值较为相似。这种差异源于 MOSFETs 中存在的限制场。

表 1 ：压阻系数对比
| 类型 | P11 | P12 | P44 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| MOSFETs | 较低 | 较低 | 相似 |
| 体硅 | - | - | - |

目前，虽然对体硅、薄膜硅以及体 MOSFETs 的应变效应已有研究，但超薄芯片器件的应变效应仍是当前研究的重点。应变在半导体器件中具有重要作用，它能够在不进行缩放的情况下提高器件的速度和性能，这在工业应用中具有很大的潜力。然而，芯片附着和封装过程中产生的应变效应可能会对 MOSFETs 的正常运行产生不利影响，因此需要识别并尽量减少这些影响。

2. 超薄芯片的应力影响

对于用于柔性系统的超薄芯片（厚度小于 20 毫米），外部机械应力不可避免地会对其产生影响。机械应力会直接改变半导体材料的电学行为，进而影响器件和电路的电气特性。

应力的来源主要有以下几个方面：
- 加工步骤 ：在器件的制造过程中，内部应力的引入可以显著提高器件的整体性能。例如，在极小尺寸（栅长小于 100 纳米）的器件中，通过引入内部应力来增加电子和空穴的迁移率，从而提升器件性能。
- 封装步骤 ：芯片封装过程中的引线键合、芯