基于能带计算的纳米尺度MOS器件模拟

随着器件沟道长度的不断缩小,多栅结构(包括FinFET)被普遍认为是有效改进Ion/Ioff的手段.量子力学效应对MOSFET中载流子分布和输运的影响已被认识和研究多年.在沟道截面被局限在数纳米量级时,一个更基本的固体物理问题,即能带或电子结构对材料几何尺寸的依赖性,逐渐显现出来并对器件特性产生不可忽略的影响.本文讨论如何从第一原理出发,高效率地计算沟道区的能带结构.在得到载流子的输运参数(有效质量、迁移率等)的基础上,通过直接求解带开放边界条件的薛定谔方程以得到器件的电学特性.考虑到应力对能带结构和散射机制的影响,还研究了载流子迁移率与晶向的关系.     

基于能带计算的纳米尺度MOS器件模拟

随着器件沟道长度的不断缩小,多栅结构(包括FinFET)被普遍认为是有效改进Ion/Ioff的手段.量子力学效应对MOSFET中载流子分布和输运的影响已被认识和研究多年.在沟道截面被局限在数纳米量级时,一个更基本的固体物理问题,即能带或电子结构对材料几何尺寸的依赖性,逐渐显现出来并对器件特性产生不可忽略的影响.本文讨论如何从第一原理出发,高效率地计算沟道区的能带结构.在得到载流子的输运参数(有效质量、迁移率等)的基础上,通过直接求解带开放边界条件的薛定谔方程以得到器件的电学特性.考虑到应力对能带结构和散射机制的影响,还研究了载流子迁移率与晶向的关系.     

High-k材料MOS器件的PISCES-Ⅱ模拟

High-k材料是指介电常数k高于SiO2的材料。使用Hihg-k材料做栅绝缘层，是减小MOS器件栅绝缘层直接隧道击穿（Direct Tunneling,DT)电流的有效方法。文章在二维器件模拟软件PISCES－Ⅱ中添加了模拟以high-k材料为栅绝缘层的MOS器件模型，并对SiO2和high-k材料的MOS晶体管器件特性进行了模拟比较，成功地验证了所加high-k材料MOS器件模型的正确性，改进后的PISCES－Ⅱ程序，可以方便地对以各种high-k材料为栅绝缘层的器件性能进行模拟。     

纳米器件特性的计算机模拟

随着微细加工技术与纳米科技的发展 ,纳米器件必将成为下一代集成电路的基础。纳米器件模型的建立与计算机模拟对于实验有着重大的指导意义。文中综述了纳米器件的几种输运模型及其模拟结果 ,并对纳米器件物理模型及其辅助设计提出了设想。     

High-k材料MOS器件的PISCES-II模拟

High-k材料是指介电常数k高于SiO2的材料。使用high-k材料做栅绝缘层,是减小MOS器件栅绝缘层直接隧道击穿(DirectTunneling,DT)电流的有效方法。文章在二维器件模拟软件PISCES-II中添加了模拟以high-k材料为栅绝缘层的MOS器件模型,并对SiO2和high-k材料的MOS晶体管器件特性进行了模拟比较,成功地验证了所加high-k材料MOS器件模型的正确性。改进后的PISCES-II程序,可以方便地对以各种high-k材料为栅绝缘层的器件性能进行模拟。     

新型纳米尺寸MOSFET器件的模拟和设计

在半导体器件的研制过程中,用计算机数值模拟取代测量方法来优化设计器件的性能参数,则器件的调试周期将显著缩短,费用将大幅度降低。本文简述了新型纳米尺寸MOSFET器件模拟的主要物理模型和数值方法,阐述MOSFET相关器件模拟的国内外研究动态,判断其发展趋势和研究方向。     

MOS器件高温特性的解析模型和模拟

详细研究了利用解析模型模拟器件特性的方法，提出了ＭＯＳ器件高温特性的解析模型及模拟程序的结构框图。模拟结果表明，漏结泄漏电流是影响ＭＯＳ器件高温特性的主要因素。     

槽栅MOS器件的研究与进展

随产丰ＶＬＳＩＫ器件尺寸越来越小,槽栅ＭＯＳ器件被作为在深亚微９米及亚０．１范围极具应用前景的理想同出来。文中介绍了槽顺件提出的背景,论述了槽栅ＭＯＳ器件的结构与特点,并就其发展现状和趋势以及存在的问题进行了概括和总结。     

基于阳极氧化法的纳米结构加工和纳米器件的制备

本文报导了阳极氧化法实现纳米加工的技术研究和在纳米器件研究中的应用,特别讨论了实验装置的改进。     

纳米器件的发展动态

介绍了纳米CMOS器件、纳米电子器件和量子器件的发展动态,提出以信息载体来分类纳米器件的方式。在纳米CMOS器件方面,主要介绍近半年来65nm工艺及器件的最新动态;在纳米电子器件方面,主要介绍共振隧穿器件(RTD)的动态;在量子器件方面,主要介绍量子器件和半导体自旋器件的概况。     

纳米级MOSFET器件模拟的载流子输运模型

随着半导体微细加工技术的发展,预计硅SOC的集成度可达万亿个晶体管,单个晶体管的尺寸将达到10nm范围内。因此从理论上研究纳米尺寸器件的性能和特性对发展超大规模集成电路尤为重要。综述了纳米级MOSFET器件数值模拟的量子模型,以及在该模型下用到的几种载流子输运模型,并结合模拟结果对这一模型作了评价。     

GeSi MOSFET的纵向结构对器件性能的影响

为了研究器件参数对GeSi MOSFET器件性能的影响,本文在建立一个简单的GeSi MOSFET的器件模型的基础上,对GeSi MOSFET的纵向结构进行了系统的理论分析.确定了纵向结构的CAP层厚度、沟道层载流子面密度、DELTA掺杂浓度以及量子阱阱深之间的关系,得出了阈值电压与DELTA掺杂浓度、栅氧化层厚度及CAP层厚度之间的关系,还得出了栅压与沟道载流子面密度、栅氧化层厚度及CAP层厚度之间的关系.并且在此基础上得出了一些有意义的结果.为了更细致、精确地进行分析,我们分别对GeSi PMOSFET和GeSi NMOSFET在MEDICI上做了模拟.     

纳米级 MOSFET 的模拟

利用从量子波尔兹曼方程简化得到的双量子修正和计入载流子动量的全流体动力学模型, 编制了流体动力 学半导体器件模拟程序, 并对栅长 Z 5nm 的体硅 MOSFET 和栅长 30nm 的 FinFET 结构进行了模拟. 模拟结果表 明, 改进后的流体动力学模型在工程应用中能够适应模拟纳米级 MOSFET 的要求, 用于纳米级 MOSFET 的特性 研究和优化设计.     

一种结构调整后的DSOI器件

提出一种改进的DSOI结构,在保留DSOI解决浮体效应和散热问题的基础上,能提高电路速度和驱动能力等器件性能.采用不完全除去沟道下绝缘层的办法,使DSOI器件的结构更接近SOI.采用准二维器件模拟器MEDICI对结构进行模拟,结果证明这种改进后的结构使器件具有更优越的性能.     

一种新型低压功率MOSFET结构分析

介绍了一种新型的低压功率MOSFET结构--Trench MOSFET.将其与常规VDMOS通过在结构参数、电性能参数上的比较和分析,最终肯定了Trench MOSFET结构的优点.     

一种结构调整后的DSOI器件

提出一种改进的DSOI结构,在保留DSOI解决浮体效应和散热问题的基础上,能提高电路速度和驱动能力等器件性能.采用不完全除去沟道下绝缘层的办法,使DSOI器件的结构更接近SOI.采用准二维器件模拟器MEDICI对结构进行模拟,结果证明这种改进后的结构使器件具有更优越的性能.     

短沟道MOSFET器件物理模型研究

通过求解经修正的二维泊松方程，并考虑了主要的短沟效应和高场效应，得到一个描述短沟道ＭＯＳＦＥＴ器件Ｉ－Ｖ特性的统一物理模型。该模型适用于包括亚阈区在内的不同工作区域，对０．８μｍ和１．４μｍ器件的漏极电流特性能较好地描述，可应用于亚微米、深亚微米级ＭＯＳＦＥＴ的电路模拟。     

MOSFET中热载流子效应的计算、实验和模拟

亚微米 MOSFET的热载流子效应会引起器件的失效 ,文中分析了热载流子效应引起器件失效的机理和物理模型 ,对该效应的内部电场、衬底电流、阈值电压和跨导作了计算 ;使用知名的集成电路器件模拟软件 ATL AS模拟了该效应 ;并对实际 MOSFET作了 I- V特性曲线和跨导变化量随偏压时间变化的实验测试。理论分析、实验结果与模拟结果都符合得很好。为改善MOSFET热载流子效应而提出的 GOL D结构也获得很好的模拟结果。     

薄膜SOI器件研究与展望

本文详细地分析了薄膜SOI器件一系列有益的特性,如:较大的亚阈值陡度,扭曲(kink)效应的消除以及短沟道效应的削弱等。最后指出,薄膜SOI器件技术是今后设计制造新型亚微米器件及电路的一种有效的方法。     

深亚微米MOSFET衬底电流的模拟与分析

利用器件模拟手段对深亚微米ＭＯＳＦＥＴ的衬底电流进行了研究和分析，给出了有效的道长度，栅氧厚度，源漏结深，衬底掺杂浓度以及电源电压对深亚微米ＭＯＳＦＥＴ衬底电流的影响，发现电源电压对深亚微米ＭＯＳＦＥＴ的衬底电流有着强烈的影响，热载流子效应随电源电压的降低而迅速减小，当电源电压降低到一定程度时，热载流子效应不再成为影响深亚微米ＭＯＳ电路可靠性的主要问题。