高k栅介质MOSFET的栅电流模型

提出了包括有限势垒高度下反型层量子化效应以及多晶硅耗尽效应在内的直接隧穿电流模型.在该模型的基础上,研究了采用不同高介电常数栅介质材料时MOSFET的栅电流与介质材料的介电常数、禁带宽度及和Si导带不连续等参数之间的关系.所获得的结果能够为新型栅介质材料的选取提供依据.     

高k栅介质MOSFET的栅电流模型

提出了包括有限势垒高度下反型层量子化效应以及多晶硅耗尽效应在内的直接隧穿电流模型.在该模型的基础上,研究了采用不同高介电常数栅介质材料时MOSFET的栅电流与介质材料的介电常数、禁带宽度及和Si导带不连续等参数之间的关系.所获得的结果能够为新型栅介质材料的选取提供依据.     

深亚微米MOS器件中栅介质层的直接隧穿电流

在WKB近似的理论框架下,提出了一个MOS器件中栅介质层直接隧穿电流的模型.在这个模型中,空穴量子化采用了一种改进的单带有效质量近似方法,这种方法考虑了价带的混合效应.通过与试验结果的对比,证明了这个模型可以适用于CMOS器件中电子和空穴的隧穿电流.还研究了介质层能隙中的色散对隧穿电流的影响.这个模型还可以进一步延伸到对未来高介电常数栅介质层中隧穿电流的研究.     

深亚微米MOS器件中栅介质层的直接隧穿电流

在WKB近似的理论框架下,提出了一个MOS器件中栅介质层直接隧穿电流的模型.在这个模型中,空穴量子化采用了一种改进的单带有效质量近似方法,这种方法考虑了价带的混合效应.通过与试验结果的对比,证明了这个模型可以适用于CMOS器件中电子和空穴的隧穿电流.还研究了介质层能隙中的色散对隧穿电流的影响.这个模型还可以进一步延伸到对未来高介电常数栅介质层中隧穿电流的研究.     

高k栅介质纳米MOSFET栅电流模型

介绍了一种纳米MOSFET(场效应管)栅电流的统一模型,该模型基于Schrodinger-Poisson方程自洽全量子数值解,特别适用于高k栅介质和多层高k栅介质纳米MOSFET.运用该方法计算了各种结构和材料高k介质的MOSFET栅极电流,并对pMOSFET和nMOSFET高k栅结构进行了分析比较.模拟得出栅极电流与实验结果符合,而得出的优化氮含量有待实验证实.     

堆叠栅介质MOS器件栅极漏电流的计算模型

采用顺序隧穿理论和传输哈密顿方法并考虑沟道表面量子化效应,建立了高介电常数堆叠栅介质MOS器件栅极漏电流的顺序隧穿模型。利用该模型数值,研究了Si3N4/SiO2、Al2O3/SiO2、HfO2/SiO2和La2O3/SiO2四种堆叠栅介质结构MOS器件的栅极漏电流随栅极电压和等效氧化层厚度变化的关系。依据计算结果,讨论了堆叠栅介质MOS器件按比例缩小的前景。     

纳米级MOSFET隧穿栅电流量子模型

运用一种全量子模型,研究高k栅介质纳米MOSFET(场效应管)栅电流,特别适用于各种材料高k栅介质和高k叠栅介质纳米MOSFET。使用该方法,研究了高k栅介质中氮含量等元素对栅极电流的影响,并对模拟结果进行了分析比较。结果显示,为了最大限度减少MOS器件的栅泄漏电流,需要优化介质中的氮含量。通过对比表明,模型与实验结果符合。     

减少纳米MOS器件栅电流的研究分析

采用Schroedinger-Poisson方程自洽全量子求解法研究了MOS器件不同介质材料和栅结构栅电流,该模型对栅电流中的三维电流成分用行波统一地计算;对二维栅电流成分通过反型层势阱中准束缚态的隧穿率计算。模拟得出栅极电流与实验结果符合。研究结果表明,采用高愚栅介质材料、p-MOSFET或双栅结构对栅电流的减少有明显的作用,这一结果可望对器件性能作出预计并对其研制提供指导。     

基于氧化铪的高k栅介质纳米MOSFET栅电流模型

运用一种全量子模型研究基于氧化铪的高k栅介质纳米MOSFET栅电流,该方法特别适用于高k栅介质纳米MOS器件,还能用于多层高k栅介质纳米MOS器件。使用该方法研究了基于氧化铪高k介质氮含量等元素对栅极电流的影响。结果显示,为最大限度减少MOS器件的栅电流,需要优化介质中氮含量、铝含量。     

亚0.1μm高K栅介质MOSFETs的特性

用二维模拟软件ISE研究了典型的70nm高K介质MOSFETs的短沟性能.结果表明,由于FIBL效应,随着栅介质介电常数的增大,阈值电区减小,而漏电流和亚阈值摆幅增大,导致器件短沟性能退化.这种退化可以通过改变侧墙材料来抑制.     

高k栅介质材料的研究进展

综述了超薄SiO2栅介质层引起的问题、MOS栅介质层材料的要求、有希望取代传统SiO2的高k栅介质材料的研究进展.提出了高k栅介质材料研究中需进一步解决的问题.     

亚0.1μm高K栅介质MOSFETs的特性

用二维模拟软件 ISE研究了典型的 70 nm高 K介质 MOSFETs的短沟性能 .结果表明 ,由于 FIBL 效应 ,随着栅介质介电常数的增大 ,阈值电区减小 ,而漏电流和亚阈值摆幅增大 ,导致器件短沟性能退化 .这种退化可以通过改变侧墙材料来抑制     

超薄SiO_2栅介质厚度提取与分析

在分析半经典模型和量子模型的基础上,得到包括量子效应和多晶硅耗尽效应的栅氧厚度提取模型.栅介质厚度模拟结果和椭偏仪所测实验结果吻合良好.     

超薄SiO2栅介质厚度提取与分析

在分析半经典模型和量子模型的基础上,得到包括量子效应和多晶硅耗尽效应的栅氧厚度提取模型.栅介质厚度模拟结果和椭偏仪所测实验结果吻合良好.     

叠层高k栅介质中远程界面粗糙散射的理论模型

利用双子带近似,从理论上研究了远程界面粗糙散射对叠层高k栅介质MOSFET反型载流子迁移率的退化作用,模拟了叠层高k栅介质结构参数和材料参数对远程界面粗糙散射的影响。结果表明,对于精确的迁移率模型,远程界面粗糙散射必须加以考虑,另外,在设计叠层高k栅介质MOSFET时,在EOT得到满足的条件下,尽可能利用具有较高介电常数的界面层和具有较低介电常数的高k栅介质,可以减小迁移率退化。     

Si3N4栅MOS器件的隧穿电流模拟

随着MOS器件尺寸按比例缩小到亚100 nm时代,栅绝缘层直接隧穿(Direct Tunnel-ing,DT)电流逐渐增大.使用Si3N4材料作为栅介质,利用其介电常数高于SiO2的特性,可以在一定时期内有效地解决隧穿电流的问题.文章在二维器件模拟软件PISCES-II中首次添加了模拟高k材料MOS晶体管的器件模型,并对SiO2和Si3N4栅MOS晶体管的器件特性进行了模拟比较.     

超薄高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性研究

采用MEDICI模拟器,对高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性进行了研究.通过考虑短沟道效应和边缘场效应,着重分析了栅介质介电常数、氧化物固定电荷密度以及沟道长度等对器件阈值电压和亚阈斜率的影响,研究认为:为获得优良的电性能,栅介质的k值需小于50,固定电荷面密度至少应在1.0×1012 cm-2以下.     

异质栅MOSFET热载流子效应的研究

异质栅MOSFET器件的栅极由具有不同功函数的两种材料拼接而成,能够提高载流子输运速度、抑制阈值电压漂移等.文中比较了异质栅MOSFET和常规MOSFET的热载流子退化特性.通过使用器件数值模拟软件MEDICI,对能有效监测热载流子效应的参数,例如电场、衬底电流和栅电流等参数进行仿真.将仿真结果与常规MOSFET对比,从抑制热载流子效应方面验证了新结构器件的高性能.     

高k栅介质增强型β-Ga2O3 VDMOS器件的单粒子栅穿效应研究

以增强型β-Ga₂O₃ VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al₂O₃和HfO₂栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线性能量转移为98 MeV·cm²/mg的重离子攻击,SiO₂栅介质器件则发生了单粒子栅穿效应(Single event gate rupture, SEGR)。采用HfO₂作为栅介质时源漏电流和栅源电流分别下降92%和94%,峰值电场从1.5×10⁷ V/cm下降至2×10⁵ V/cm,避免了SEGR的发生。SEGR发生的原因是沟道处累积了大量的空穴,栅介质中的临界电场超过临界值导致了击穿,而高k栅介质可以有效降低器件敏感区域的碰撞发生率,抑制器件内电子空穴对的进一步生成,降低空穴累积的概率。     

高k材料用作纳米级MOS晶体管栅介质薄层(下)

随着45 nm及32 nm技术节点的来临,高介电常数(high-k)材料成为代替SiO2作为栅介质薄层材料的较好选择,但是大多数高k材料是离子金属氧化物,其基本物理性能和材料特性不仅导致了很多不可靠因素,还会造成电学性能的损失.简述了高k材料的一些电学性能以及频率变化的电荷泵技术在高k栅介质薄层探测到的缺陷深度,总结了高k材料的基本限制及主要问题,并且介绍了未来技术节点的可能解决方案.