粗糙界面对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

研究了粗糙界面对电子隧穿超薄栅金属 -氧化物 -半导体场效应晶体管的氧化层的影响 .对于栅厚为 3nm的超薄栅 MOS结构的界面用高斯粗糙面进行模拟来获取界面粗糙度对直接隧穿电流的影响 ,数值模拟的结果表明 :界面粗糙度对电子的直接隧穿有较大的影响 ,且直接隧穿电流随界面的粗糙度增加而增大 ,界面粗糙度对电子的直接隧穿的影响随着外加电压的增加而减小 .     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小,直接隧穿电流将代替FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素．数值求解的结果表明：镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS直接隧穿电流有较大的影响．利用WKB近似方法,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式．镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小．     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .数值求解的结果表明 :镜像势引起的势垒降低对超薄栅 MOS直接隧穿电流有较大的影响 .利用 WKB近似方法 ,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式 .镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大 ,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小     

超薄栅介质MOSFET直接隧穿电流自洽解模型

采用自洽解方法求解一维薛定谔方程和二维泊松方程,得到电子的量子化能级和相应的浓度分布,利用MWKB方法计算电子隧穿几率,从而得到不同栅偏置下超薄栅介质MOSFET的直接隧穿电流模型。一维模拟结果与实验数据十分吻合,表明了模型的准确性和实用性。二维模拟结果表明,低栅压下,沟道边缘隧穿电流远大于沟道中心隧穿电流,沟道各处的隧穿电流均大于一维模拟结果;高栅压下,隧穿电流在沟道的分布趋于一致,且逼近一维模拟结果。     

利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

给出了一种利用 FN振荡电流的极值 ,测量电子在薄栅 MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法 .利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程 ,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式 .用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的 MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明 :它一般在自由电子质量的 0 .5 2— 0 .84倍的范围 .实验结果表明 :电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化 ,并且对于相同的MOS结构 ,电子可能具有相同的有效质量     

利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

给出了一种利用FN振荡电流的极值,测量电子在薄栅MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法.利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式.用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明:它一般在自由电子质量的0.52-0.84倍的范围.实验结果表明:电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化,并且对于相同的MOS结构,电子可能具有相同的有效质量.     

利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

给出了一种利用FN振荡电流的极值,测量电子在薄栅MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法.利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式.用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明:它一般在自由电子质量的0.52-0.84倍的范围.实验结果表明:电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化,并且对于相同的MOS结构,电子可能具有相同的有效质量.     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .根据比例差值算符理论和弛豫谱技术 ,针对直接隧穿应力下超薄栅 MOS结构提出了一种新的弛豫谱——恒压应力下的直接隧穿弛豫谱 (DTRS) .该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点 ,能够分离和表征超薄栅 MOS结构不同氧化层陷阱 ,提取氧化层陷阱的产生 /俘获截面、陷阱密度等陷阱参数 .直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅 MOS结构中陷阱的产生和复合 ,为超薄栅 MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具 .     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小,直接隧穿电流将代替FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素.根据比例差值算符理论和弛豫谱技术,针对直接隧穿应力下超薄栅MOS结构提出了一种新的弛豫谱--恒压应力下的直接隧穿弛豫谱(DTRS).该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点,能够分离和表征超薄栅MOS结构不同氧化层陷阱,提取氧化层陷阱的产生/俘获截面、陷阱密度等陷阱参数.直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅MOS结构中陷阱的产生和复合,为超薄栅MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具.     

直接隧穿应力下超薄栅氧MOS器件退化

研究了栅氧厚度为1.4nm MOS器件在恒压直接隧穿应力下器件参数退化和应力感应漏电流退化.实验结果表明,在不同直接隧穿应力过程中,应力感应漏电流(SILC)的退化和Vth的退化均存在线性关系.为了解释直接隧穿应力下SILC的起因,建立了一个界面陷阱和氧化层陷阱正电荷共同辅助遂穿模型.     

超薄氧化层中的中性陷阱对隧穿电流的影响和应变诱导漏电流

用数值分析的方法讨论了中性陷阱对超薄场效应晶体管(MOSFET )隧穿电流的影响.中性陷阱引起势垒的变化在二氧化硅的导带中形成一个方形的势阱.对于不同的势垒变化,计算了电子隧穿氧化层厚度为4nm的超薄金属氧化物半导体结构的电流.结果表明,中性陷阱对隧穿电流的影响不能被忽略,中性陷阱的存在使隧穿电流增加,并且通过这个简单的模型能够理解应变诱导漏电流的产生机制.     

Full-Band Tunneling in High-κ Oxide MOS Structures

In this paper, we investigate the tunneling properties of ZrO₂ and HfO₂ high-k oxides, by applying quantum mechanical methods that include the full-band structure of Si and oxide materials. Semiempirical sp³s*d tight-binding parameters have been determined to reproduce ab-initio band dispersions. Transmission coefficients and tunneling currents have been calculated for Si/ZrO₂/Si and Si/HfO₂/Si MOS structures, showing a very low gate leakage current in comparison to SiO₂-based structures with the same equivalent oxide thickness. The complex band structures of ZrO₂ and HfO₂ have been calculated and used to develop an energy-dependent effective tunneling mass model. We show that effective mass calculations based on this model yield tunneling currents in close agreement with full-band results.     

利用直接隧穿弛豫谱技术对超薄栅MOS结构中栅缺陷的研究

给出了超薄栅MOS结构中直接隧穿弛豫谱(DTRS)技术的细节描述,同时在超薄栅氧化层(＜3nm)中给出了该技术的具体应用.通过该技术,超薄栅氧化层中明显的双峰现象被发现,这意味着在栅氧化层退化过程中存在着两种陷阱.更进一步的研究发现,直接隧穿应力下超薄栅氧化层(＜3nm)中的界面/氧化层陷阱的密度以及俘获截面小于FN 应力下厚氧化层(＞4nm)中界面/氧化层陷阱的密度和俘获截面,同时发现超薄氧化层中氧化层陷阱的矩心更靠近阳极界面.     

利用直接隧穿弛豫谱技术对超薄栅MOS结构中栅缺陷的研究

给出了超薄栅MOS结构中直接隧穿弛豫谱(DTRS)技术的细节描述,同时在超薄栅氧化层(＜3nm)中给出了该技术的具体应用.通过该技术,超薄栅氧化层中明显的双峰现象被发现,这意味着在栅氧化层退化过程中存在着两种陷阱.更进一步的研究发现,直接隧穿应力下超薄栅氧化层(＜3nm)中的界面/氧化层陷阱的密度以及俘获截面小于FN 应力下厚氧化层(＞4nm)中界面/氧化层陷阱的密度和俘获截面,同时发现超薄氧化层中氧化层陷阱的矩心更靠近阳极界面.     

超薄氧化层中的中性陷阱对隧穿电流的影响和应变诱导漏电流

用数值分析的方法讨论了中性陷阱对超薄场效应晶体管(MOSFET )隧穿电流的影响.中性陷阱引起势垒的变化在二氧化硅的导带中形成一个方形的势阱.对于不同的势垒变化,计算了电子隧穿氧化层厚度为4nm的超薄金属氧化物半导体结构的电流.结果表明,中性陷阱对隧穿电流的影响不能被忽略,中性陷阱的存在使隧穿电流增加,并且通过这个简单的模型能够理解应变诱导漏电流的产生机制.     

Effect of Surface Roughness on Quantum Carrier Transport in Ultrathin Films

A theoretical study is reported of the carrier transport in an ultrathin metal film and a quantum-well layer subject to scattering by surface irregularities. A consistent quantum-mechanical approach to the problem is developed. Power-law approximations with different exponents are obtained to the conductivity–thickness relationship. The results are compared with previously published experimental data.