高性能亚100nm栅长氮氧叠层栅介质难熔W/TiN金属栅电极CMOS器件

在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来,用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS器件的制备.为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力,采用的关键技术主要包括:1.7nm N/O叠层栅介质,非CMP平坦化技术,T型难熔W/TiN金属叠层栅电极,新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术.成功地制备了具有良好的短沟道效应抑制能力和驱动能力的栅长为95nm的金属栅CMOS器件.在VDS=±1.5V,VGS=±1.8V下,nMOS和pMOS的饱和驱动电流分别为679和-327μA/μm.nMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为84.46mV/dec,34.76mV/V和0.26V.pMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为107.4mV/dec,54.46mV/V和0.27V.结果表明,这种结合技术可以完全消除B穿透现象和多晶硅耗尽效应,有效地降低栅隧穿漏电并提高器件可靠性.     

A High Performance Sub-100nm Nitride/Oxynitride Stack Gate Dielectric CMOS Device with Refractory W/TiN Metal Gates

在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来,用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS器件的制备.为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力,采用的关键技术主要包括:1.7nm N/O叠层栅介质,非CMP平坦化技术,T型难熔W/TiN金属叠层栅电极,新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术.成功地制备了具有良好的短沟道效应抑制能力和驱动能力的栅长为95nm的金属栅CMOS器件.在VDS=±1.5V,VGS=±1.8V下,nMOS和pMOS的饱和驱动电流分别为679和-327μA/μm.nMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为84.46mV/dec,34.76mV/V和0.26V.pMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为107.4mV/dec,54.46mV/V和0.27V.结果表明,这种结合技术可以完全消除B穿透现象和多晶硅耗尽效应,有效地降低栅隧穿漏电并提高器件可靠性.     

具有86 mV/dec亚阈值摆幅的MoS2/SiO2场效应晶体管

在SiO2/Si(P++)衬底上制备了多层MoS2背栅器件并进行了测试.通过合理优化和采用10 nm SiO2 栅氧, 得到了良好的亚阈值摆幅86 mV/dec和约107倍的电流开关比.该器件具有较小的亚阈值摆幅和较小的回滞幅度, 表明该器件具有较少的界面态/氧化物基团吸附物.由栅极漏电造成的漏极电流噪声淹没了该器件在小电流(~10-13 A)处的信号, 限制了其开关比测量范围.基于本文以及前人工作中MoS2器件的表现, 基于薄层SiO2栅氧的MoS2器件表现出了良好的性能和潜力, 显示出丰富的应用前景.     

具有86 mV/dec亚阈值摆幅的MoS_2/SiO_2场效应晶体管（英文）

在SiO_2/Si(P~(++))衬底上制备了多层MoS_2背栅器件并进行了测试.通过合理优化和采用10 nm SiO_2栅氧,得到了良好的亚阈值摆幅86 mV/dec和约107倍的电流开关比.该器件具有较小的亚阈值摆幅和较小的回滞幅度,表明该器件具有较少的界面态/氧化物基团吸附物.由栅极漏电造成的漏极电流噪声淹没了该器件在小电流(~10~(-13)A)处的信号,限制了其开关比测量范围.基于本文以及前人工作中MoS_2器件的表现,基于薄层SiO_2栅氧的MoS_2器件表现出了良好的性能和潜力,显示出丰富的应用前景.     

0.1μm SOI槽栅pMOS器件特性

制造了栅长0.1μm,栅氧厚度5.6nm,栅槽180nm的SOI槽栅pMOSFET.给出了器件的转移特性和输出特性.在Vds=-1.5V时,其饱和漏电流为380μA,关态泄漏电流为1.9nA;在Vds=-0.1V下的亚阈值斜率为115mV/dec,DIBL因子为70.7mV/V.实验结果表明,0.1μm SOI槽栅pMOSFET比同尺寸体硅槽栅pMOSFET拥有更好的电流驱动能力和亚阈值特性.     

0.1μm SOI槽栅pMOS器件特性

制造了栅长0.1μm,栅氧厚度5.6nm,栅槽180nm的SOI槽栅pMOSFET.给出了器件的转移特性和输出特性.在Vds=-1.5V时,其饱和漏电流为380μA,关态泄漏电流为1.9nA;在Vds=-0.1V下的亚阈值斜率为115mV/dec,DIBL因子为70.7mV/V.实验结果表明,0.1μm SOI槽栅pMOSFET比同尺寸体硅槽栅pMOSFET拥有更好的电流驱动能力和亚阈值特性.     

硅纳米管和纳米线场效应晶体管的模拟和比较

从硅纳米管和纳米线场效应晶体管的结构出发,先用Silvaco公司的TCAD仿真软件模拟出硅纳米管和纳米线的电势分布,然后根据电势分布依次求出两种器件的有效哈密顿量、非平衡格林函数及自能函数和电子浓度,再从电子浓度推导出电流密度与电压方程,并对其进行了分析比较。仿真结果显示,在沟道横截面积相同的情况下,纳米管器件的阈值电压比纳米线器件的高,且随管内外径之差的增加而减小。栅压比较大的情况下,在饱和区纳米管器件比纳米线器件能提供更大的驱动电流。两者在亚阈值区域表现相似,亚阈值摆幅分别为58和57 mV/dec。纳米管器件的饱和电压比纳米线器件的略小,在饱和区纳米管器件的电流更加平直,短沟道效应更不明显。     

基于量子模型的碳纳米管场效应晶体管电子输运特性

采用量子输运模型和NEGF理论,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,对类MOS-碳纳米管场效应晶体管的电子输运特性建模。考察了沟道长度Lg为5~25 nm时,其对器件的导通电流、阈值电压、关态泄漏电流、电流开关比、亚阈值摆幅等性质的影响。结果表明:当Lg≥15 nm时,MOS-CNTFET没有量子尺寸效应;当Lg<15 nm时,器件出现短沟道效应;Lg<10 nm时短沟道效应更加明显。     

铁电负电容场效应晶体管器件的研究

铁电负电容场效应晶体管作为一种新型半导体器件,利用铁电材料的负电容效应可使晶体管的亚阈值摆幅突破理论极限值60 mV/dec,是未来低功耗晶体管领域最具有前途的器件之一。该文研究并建立了铁电负电容场效应晶体管的器件模型,采用Matlab软件对负电容场效应晶体管的器件特性进行了研究分析,获得了亚阈值摆幅为33.917 6 mV/dec的负电容场效应晶体管的器件结构,探究了铁电层厚度、等效栅氧化层厚度及不同铁电材料对负电容场效应晶体管亚阈值摆幅的影响。     

新型槽栅nMOSFET热载流子效应的模拟研究

应用二维器件仿真程序 PISCES- ,对槽栅结构和平面结构器件的特性进行了模拟比较 ,讨论了槽栅结构 MOSFET的沟道电场特征及其对热载流子效应的影响。槽栅结构对抑制短沟道效应和抗热载流子效应是十分有利的 ,而此种结构对热载流子的敏感 ,使器件的亚阈值特性、输出特性变化较大