复合多晶硅栅LDD MOSFET制造工艺研究

通过工艺模拟软件TSUPREM,设计了一种复合多晶硅栅(DDPG-MOS FET)的制造工艺,并使用MEDICI软件对采用该工艺的器件的频率特性和瞬态特性进行分析。结果表明,DDPG-MOS制造工艺简单、完全与CMOS工艺兼容,其结构明显改善了传统MOSFET的多项性能,在射频领域具有很好的应用前景。     

二氧化铪材料中Cu的最佳迁移路径

The movement of Cu in a HfO2-based resistive random access memory （RRAM） device is investigated in depth by first-principle calculations. Thermodynamics analysis shows that the dominant motion of Cu tends to be along the [001] orientation with a faster speed. The migration barriers along different routes are compared and reveal that the [001] orientation is the optimal migration route of Cu in HfO2, which is more favorable for Cu transportation. Furthermore, the preferable HfOz growth orientation along [100], corresponding to Cu migration along [001], is also observed. Therefore, it is proposed that the HfO2 material should grow along [100] and the operating voltage should be applied along [001], which will contribute to the improvement of the response speed and the reduction of power consumption of RRAM.     

The conductive path in HfO2:first principles study

正The conductive path formed by the interstitial Ag or substitutional Ag in HfO_2 was investigated by using the Vienna ab initio simulation package based on the DFT theory.The calculated results indicated that the ordering of interstitial Ag ions at special positions can form a conductive path,and it cannot form at other positions. The orientation dependence of this conductive path was then investigated.Various types of super cells are also built to study the rupture of the path,which corresponds to some possible "off" states.     

Au纳米晶MIS结构存储性能研究

从器件结构和能带的角度分析了提高非易失性存储器性能的可能途径,建立了纳米晶浮栅结构的存储模型,并在模型中考虑了量子限制效应对纳米晶存储性能的影响.基于模型计算,分析了纳米晶材料、高k隧穿介质材料及其厚度对纳米晶浮栅结构存储性能的影响.同时,制作了MIS结构(Si/ZrO2/Au Ncs/SiO2/Al)的存储单元,针对该存储单元的电荷存储能力和电荷保持特性进行测试,并对测试结果进行分析.     

金属掺杂改善HfO2阻变存储器(RRAM)氧空位导电细丝性能

本研究采用金属掺杂的方式调控氧空位导电细丝的电子结构以获得更好的器件性能.计算了HfO2体系中四组氧空位的形成能,得到VO4-VO23-VO34-VO46最易形成的氧空位簇;分波电荷态密度进一步表明在[010]晶向上电荷聚集形成导电通道.另外,研究了Ag、Mg、Ni、Cu、Al、Ta、Ti掺杂对该缺陷体系电子结构的影响,显示Ni与其它金属相比,在共缺陷体系中最易形成,体系最稳定;VO-Ni共缺陷体系中导电细丝最均匀,最高等势面值最大,证明导电细丝最易形成;VO-Ni之间相互作用能为-2.335 eV,表明缺陷相互吸引;金属Ni具有很强的局域电子能力.     

多晶硅量子效应及其对MOSFET阈值电压的影响

根据载流子分布曲线近似,通过求解泊松方程,得到了多晶硅中电场及其电势的分布,计算了在不同掺杂浓度下多晶硅量子效应所引起的MOSFET阈值电压的偏移,并与数值模拟的结果进行了比较,表明其具有较好的准确性。     

二维量子力学效应对阈值电压的影响

在亚50nm的MOSFET中,沿沟道方向的量子力学效应严重影响了器件性能.基于WKB理论,考虑MOSFET中该效应对垂直沟道方向上能级的影响,引入了其时阈值电压的修正.继而对沟道方向的子带作了抛物线近似并进行了数值拟合,从而建立了一个考虑量子力学效应的全解析模型.由此模型可以得到二维量子力学修正和沟道长度以及其它器件参数的关系.与数值模拟结构比较可以得出如下结论:在亚50nm的MOSFET中,量子力学效应引入了阈值电压的修正是不可忽略的.且此全解析模型精度令人满意.     

基于二维电势分布的一种新型复合多晶硅栅 LDMOS阈值电压模型

本文提出了一种新型的复合多晶硅栅LDMOS结构.该结构引入栅工程的概念,将LDMOST的栅分为n型多晶硅栅和p型多晶硅栅两部分,从而提高器件电流驱动能力,抑制SCEs(short channel effects )和DIBL(drain-induced barrier lowering).通过求解二维泊松方程建立了复合多晶硅栅LDMOST的二维阈值电压解析模型.模型考虑了LDMOS沟道杂质浓度分布和复合栅功函数差的共同影响,具有较高的精度.与MEDICI数值模拟结果比较后,模型得以验证.     

双掺杂多晶Si栅MOSFET的截止频率研究

在前期对双掺杂多晶Si栅(DDPG)LDMOSFET的电场、阈值电压、电容等特性所作分析的基础上,仍然采用双掺杂多晶Si栅结构,以低掺杂漏/源MOS(LDDMOS)为基础,重点研究了DDPG-LDDMOSFET的截止频率特性.通过MEDICI软件,模拟了栅长、栅氧化层厚度、源漏区结深、衬底掺杂浓度以及温度等关键参数对器件截止频率的影响,并与相同条件下P型单掺杂多晶Si栅(p-SDPG)MOSFET的频率特性进行了比较.仿真结果发现,在栅长90 nm、栅氧厚度2 nm,栅极P,n掺杂浓度均为5×1019cm-3条件下,截止频率由78.74 GHz提高到106.92 GHz,幅度高达35.8%.此结构很好地改善了MOSFET的频率性能,得出的结论对于结构的设计制作和性能优化具有一定的指导作用,在射频领域有很好的应用前景.     

灰色预测PI主动队列管理拥塞控制策略

提出了一种新颖的基于隐含类型的GM模型的预测PI算法。利用预测队列误差而非瞬时采样值来决定路由器的丢包率。该方法致力于在响应速度与增益两者之间取得一个最佳的折中。仿真结果验证了该灰色预测PI主动队列管理策略的有效性。