部分耗尽SOI MOSFETs中沟道的非对称掺杂效应

利用二维模拟软件对部分耗尽SoI器件中的非对称掺杂沟道效应进行了模拟.详细地研究了该结构器件的电学性能,如输出特性,击穿特性.通过本文模拟发现部分耗尽SOI非对称掺杂沟道相比传统的部分耗尽SOI,能抑制浮体效应,改善器件的击穿特性.同时跟已有的全耗尽SOI非对称掺杂器件相比,部分耗尽器件性能随参数变化,在工业应用上具有可预见性和可操作性.因为全耗尽器件具有非常薄的硅膜,而这将引起如前栅极跟背栅极的耦合效应和热电子退化等寄生效应.     

全耗尽SOI MOSFETs阈值电压解析模型

提出了一种新的全耗尽SOI MOSFETs阈值电压二维解析模型.通过求解二维泊松方程得到器件有源层的二维电势分布函数,氧化层-硅界面处的电势最小值用于监测SOI MOSFETs的阈值电压.通过对不同栅长、栅氧厚度、硅膜厚度和沟道掺杂浓度的SOI MOSFETs的MEDICI模拟结果的比较,验证了该模型,并取得了很好的一致性.     

全耗尽SOI MOSFETs阈值电压和电势分布的温度模型

提出了一个全耗尽SOI MOSFETs器件阈值电压和电势分布的温度模型.基于近似的抛物线电势分布模型,利用适当的边界条件对二维的泊松方程进行求解.同时利用阈值电压的定义得到了阈值电压的模型.该温度模型详细地研究了电势分布和阈值电压跟温度之间的变化关系,同时还近似地探讨了短沟道效应.为了进一步验证模型的正确性,利用SILVACO ATAS软件进行了相应的模拟.结果表明,模型计算与软件模拟吻合较好.     

全耗尽SOI MOSFETs阈值电压和电势分布的温度模型

提出了一个全耗尽SOI MOSFETs器件阈值电压和电势分布的温度模型. 基于近似的抛物线电势分布模型,利用适当的边界条件对二维的泊松方程进行求解. 同时利用阈值电压的定义得到了阈值电压的模型. 该温度模型详细地研究了电势分布和阈值电压跟温度之间的变化关系,同时还近似地探讨了短沟道效应. 为了进一步验证模型的正确性,利用SILVACO ATAS软件进行了相应的模拟. 结果表明,模型计算与软件模拟吻合较好.     

电离辐射中SOI MOSFETs的背栅异常kink效应研究

采用10keV X射线研究了部分耗尽SOI MOSFETs的总剂量辐射效应.实验结果显示,在整个辐射剂量范围内,前栅特性保持良好;而nMOSFET和pMOSFET的背栅对数Id-Vg2曲线中同时出现了异常kink效应.分析表明电离辐射在埋氧/顶层硅(BOX/SOI)界面处产生的界面态陷阱是导致异常kink效应产生的原因.基于MEDICI的二维器件模拟结果进一步验证了这个结论.     

电离辐射中SOI MOSFETs的背栅异常kink效应研究

采用10keV X射线研究了部分耗尽SOI MOSFETs的总剂量辐射效应.实验结果显示,在整个辐射剂量范围内,前栅特性保持良好;而nMOSFET和pMOSFET的背栅对数Id-Vg2曲线中同时出现了异常kink效应.分析表明电离辐射在埋氧/顶层硅(BOX/SOI)界面处产生的界面态陷阱是导致异常kink效应产生的原因.基于MEDICI的二维器件模拟结果进一步验证了这个结论.     

部分耗尽SOI体接触nMOS器件的关态击穿特性

分别采用具有硅化物和不具有硅化物的SOI工艺制成了部分耗尽SOI体接触nMOS晶体管.在体接触浮空和接地的条件下测量了器件的关态击穿特性.通过使用二维工艺器件模拟,并测量漏体结的击穿特性,详细讨论和分析了所制成器件击穿特性的差异和击穿机制.在此基础上,提出了一个提高PD-SOI体接触nMOS击穿特性的方法.     

采用半背沟注入提高部分耗尽SOI nMOSFETs的漏源击穿电压

制备了采用半背沟注入的浮体和体接触部分耗尽SOI nMOSFETs.测试结果表明这样的器件相对于传统的部分耗尽SOI nMOSFETs来说,在提高击穿电压和延缓翘曲现象发生方面有良好的表现,并且背栅阈值电压没有太大的变化.数值模拟表明降低的电场有助于击穿特性的提高和翘曲现象的延缓.详细分析了提高击穿特性和延缓翘曲效应的原因.     

全耗尽SOI LDMOS击穿电压的分析

SOI技术已经成功地应用到功率集成电路中,击穿电压是功率器件一个重要的参数。文章分析了SOI LDMOS的击穿电压与漂移区掺杂浓度的关系,并计算了击穿电压。文中首先定义出漂移区临界掺杂浓度,然后分别给出了实际掺杂浓度高于和低于临界掺杂浓度的击穿电压计算公式。计算结果与文献中给出的数值相吻合,证明了模型的正确性。     

0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET热载流子可靠性研究

对0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET热载流子的可靠性进行了研究。在Vds=5V,Vgs=2.1V的条件下,加电1 000s后,宽长比为4/0.5的部分耗尽SOI H型栅NMOSFET的前栅阈值电压的漂移(ΔVt/Vt)和跨导的退化(Δgm/gm)分别为0.23%和2.98%。以器件最大跨导gm退化10%时所对应的时间作为器件寿命,依据幸运电子模型,0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET寿命可达16.82年。     

Investigation of temperature-dependent small-signal performances of TB SOI MOSFETs

This paper investigated the temperature dependence of the cryogenic small-signal ac performances of multi-finger partially depleted (PD) silicon-on-insulator (SOI) metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), with T-gate body contact (TB) structure. The measurement results show that the cut-off frequency increases from 78 GHz at 300 K to 120 GHz at 77 K and the maximum oscillation frequency increases from 54 GHz at 300 K to 80 GHz at 77 K, and these are mainly due to the effect of negative temperature dependence of threshold voltage and transconductance. By using a simple equivalent circuit model, the temperature-dependent small-signal parameters are discussed in detail. The understanding of cryogenic small-signal performance is beneficial to develop the PD SOI MOSFETs integrated circuits for ultra-low temperature applications.     

An Analytical Threshold Voltage Model for Fully Depleted SOI MOSFETs

提出了一种新的全耗尽SOI MOSFETs阈值电压二维解析模型.通过求解二维泊松方程得到器件有源层的二维电势分布函数,氧化层-硅界面处的电势最小值用于监测SOI MOSFETs的阈值电压.通过对不同栅长、栅氧厚度、硅膜厚度和沟道掺杂浓度的SOI MOSFETs的MEDICI模拟结果的比较,验证了该模型,并取得了很好的一致性.     

隐埋层中二维效应对全耗尽SOI非对称HALO结构阈值电压的影响

在非对称HALO结构的全耗尽SOI二维阈值电压解析模型的基础上,对阈值电压受隐埋层中二维效应的影响进行了讨论.通过与一维模型的比较,说明在深亚微米SOI MOSFET器件中隐埋层的二维效应会导致器件提前出现短沟道效应.新模型结果与二维数值模拟软件MEDICI吻合较好.     

隐埋层中二维效应对全耗尽SOI非对称HALO结构阈值电压的影响

在非对称HALO结构的全耗尽SOI二维阈值电压解析模型的基础上,对阈值电压受隐埋层中二维效应的影响进行了讨论.通过与一维模型的比较,说明在深亚微米SOI MOSFET器件中隐埋层的二维效应会导致器件提前出现短沟道效应.新模型结果与二维数值模拟软件MEDICI吻合较好.     

采用非对称结构和注Ge的部分耗尽SOI nMOSFET的浮体效应

研究了一种采用非对称结构和注Ge的部分耗尽0.8μm SOI nMOSFET的浮体效应,实验结果表明这种结构能够提高漏端击穿电压约1V,减轻反常亚阈值斜率和kink现象.浮体效应的减少是由于源区的浅结和注Ge 引入的晶体缺陷减少了寄生的横向npn晶体管的电流增益.     

采用非对称结构和注Ge的部分耗尽SOI nMOSFET的浮体效应

研究了一种采用非对称结构和注Ge的部分耗尽0.8μm SOI nMOSFET的浮体效应,实验结果表明这种结构能够提高漏端击穿电压约1V,减轻反常亚阈值斜率和kink现象.浮体效应的减少是由于源区的浅结和注Ge 引入的晶体缺陷减少了寄生的横向npn晶体管的电流增益.     

新型多栅全耗尽SOI器件研究进展

随着器件尺寸的不断缩小,对更大驱动电流和更有效抑制短沟道效应器件的研制成为研究的热点,SOI多栅全耗尽器件由于对沟道更好控制能力能够有效地解决尺寸缩小带来的短沟道效应问题[1].本文主要介绍SOI/MOSFET单栅、平面双栅、FinFET、三栅、环绕栅、G4-FET等新型多栅全耗尽SOI器件的研究进展.