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 .     

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.     

高k栅介质InGaAs MOSFET结构的设计与仿真

利用半导体仿真工具Silvaco TCAD,研究了高k栅介质InGaAs MOSFET的三种结构:缓冲层结构、侧墙结构和基本结构。通过对三种结构MOSFET的阈值电压、亚阈值摆幅以及漏源电流进行比较分析,得出缓冲层结构InGaAs MOSFET具有最佳的电学特性,侧墙结构的MOSFET次之。进一步分析发现,当缓冲层结构InGaAs MOSFET的沟道厚度大于80nm时,可获得稳定的电性能。     

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。     

高k纳米MOSFET的关态泄漏电流的研究

对纳米MOSFET关断态的栅电流、漏电流和衬底电流进行了模拟,指出边缘直接隧穿电流(IEDT)远远大于传统的栅诱导泄漏电流(IGIDL)、亚阈区泄漏电流(ISUB)及带间隧穿电流(IBTBT)。对50 nm和90 nm MOSFET器件的Id-Vg特性进行了比较,发现在高Vdd下,关态泄漏电流(Ioff)随IEDT的增加而不断增大,并且器件尺寸越小,Ioff越大。高k栅介质能够减小IEDT,进而减小了Ioff,其中HfSiON、HfLaO可以使边缘隧穿电流减小2～5个数量级且边缘诱导的势垒降低(FIBL)效应很小。但当栅介质的k>25以后,由于FIBL效应,关态泄漏电流反而增大。     

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。     

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.     

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。     

高k栅极电介质材料与Si纳米晶体管

Si MOS晶体管进入nm尺度后,原来通用的栅极介电材料SiO2已不能适应纳米晶体管继续小型化的需要,必须用高k栅极电介质材料取而代之。对Si纳米晶体管为什么要采用高k栅极电介质材料、此类材料的物理性能和电学性能、与Si之间的相容性以及材料中缺陷对其性能和器件的影响等一系列问题进行了论述,并且讨论了高k栅极电介质材料的进一步发展。     

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。     

超薄顶层硅SOI衬底上高k栅介质ZrO_2的性能

采用超高真空电子束蒸发法制备了用于全耗尽SOI场效应晶体管(MOSFET)中作为高k栅介质的ZrO2 薄膜.X射线光电子能谱(XPS)分析结果显示:ZrO2 薄膜成分均一,为完全氧化的ZrO2 ,其中Zr∶O =1∶2 2 ,锆氧原子比偏高可能是由于吸附了空气中O2 等杂质.扩展电阻法(SRP)和剖面透射电镜(XTEM)都表征出6 0 0℃退火样品清晰的ZrO2 /topSi/BO/Sisub的结构,其中ZrO2 /topSi界面陡直,没有界面产物生成.选区电子衍射显示薄膜在6 0 0℃快速退火后仍基本呈非晶态.研究了上述MOSOS结构的高频C V性能,得到ZrO2 薄膜的等效氧化物厚度EOT =9 3nm ,相对介电常数ε≈2 1,     

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     

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.     

Al2O3高k栅介质的可靠性

利用反应溅射方法制备了等效氧化层厚度为3．45nm的Al2O3栅介质MOS电容，研究了Al2O3作为栅介质的瞬时击穿和恒压应力下的时变击穿等可靠性特征．击穿实验显示，样品的Al2O3栅介质的等效击穿场强大小为12.8MV／cm.在时变击穿的实验中，Al2O3栅介质表现出类似于SiO2的软击穿现象．不同栅压应力作用的测试结果表明，介质中注入电荷的积累效应是引起软击穿的主要因素，其对应的介质击穿电荷QBD约为30～60C／cm^2．