一种新型全耗尽双栅MOSFET

提出一种新型全耗尽双栅MOSFET,该器件具有异质栅和LDD结构.异质栅由主栅和两个侧栅组成,分区控制器件的沟道表面势垒.通过Tsuprem-4工艺模拟和Medici器件模拟验证表明,与普通双栅全耗尽SOI相比,该器件获得了更好的开态/关态电流比和亚阈值斜率.在0.18μm工艺下,开态/关态电流比约为1010,亚阈值斜率接近60mV/dec.     

复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET研究

通过对硅膜中最低电位点电位的修正,得到复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET亚阈值电流模型以及阈值电压模型。利用MEDICI软件,针对薄膜双栅MOSFET,对四种复合型栅氧化层结构DIDG MOSFET(Dual insulator double gate MOSFET)进行了仿真。通过仿真可知:在复合型结构中,随着介电常数差值的增大,薄膜双栅器件的短沟道效应和热载流子效应得到更有效的抑制,同时击穿特性也得到改善。此外在亚阈值区中,亚阈值斜率也可以通过栅氧化层设计进行优化,复合型结构器件的亚阈值斜率更小,性能更优越。     

自顶向下制备硅纳米线环栅MOSFET新工艺

准弹道输运特征的环栅纳米线MOSFET由于具备很强的栅控能力和抑制短沟道效应的能力,被认为是未来22nm技术节点以下半导体发展路线最有希望的候选者之一。采用传统CMOS工艺在SOI和体硅衬底上制备环栅纳米线MOSFET,解决了许多关键的技术难点,获得了许多突破性进展。文章综述了目前各种新颖的自顶向下制备方法和各种工艺的优缺点,以及优化的方向。     

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.     

高k栅介质MOSFET电特性的模拟分析

对高k栅介质MOSFET栅极漏电进行研究 ,确定栅介质的厚度 ,然后使用PISCES Ⅱ模拟器对高k栅介质MOSFET的阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff进行了详细的分析研究。通过对不同k值的MOSFET栅极漏电、阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff的综合考虑 ,得出选用k <5 0且Tk/L≤ 0 .2的栅介质能获得优良的小尺寸MOSFET电性能。     

全耗尽异质栅单Halo SOI MOSFET二维模型

为了抑制深亚微米SOI MOSFET的短沟道效应,并提高电流驱动能力,提出了异质栅单Halo SOI MOSFET器件结构,其栅极由具有不同功函数的两种材料拼接而成,并在沟道源端一侧引入Halo技术.采用分区的抛物线电势近似法和通用边界条件求解二维Poisson方程,为新结构器件建立了全耗尽条件下的表面势及阈值电压二维解析模型.对新结构器件与常规SOI MOSFET性能进行了对比研究.结果表明,新结构器件能有效抑制阈值电压漂移、热载流子效应和漏致势垒降低效应,并显著提高载流子通过沟道的输运速度.解析模型与器件数值模拟软件MEDICI所得结果高度吻合.     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET

为了抑制异质栅SOI MOSFET的漏致势垒降低效应，在沟道源端一侧引入了高掺杂Halo结构．通过求解二维电势Poisson方程，为新结构器件建立了全耗尽条件下表面势和阈值电压解析模型，并对其性能改进情况进行了研究．结果表明，新结构器件比传统的异质栅SOI MOSFETs能更有效地抑制漏致势垒降低效应，并进一步提高载流子输运效率．新结构器件的漏致势垒降低效应随着Halo区掺杂浓度的增加而减弱，但随Halo区长度非单调变化．解析模型与数值模拟软件MEDICI所得结果高度吻合．     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET

为了抑制异质栅SOI MOSFET的漏致势垒降低效应,在沟道源端一侧引入了高掺杂Halo结构.通过求解二维电势Poisson方程,为新结构器件建立了全耗尽条件下表面势和阈值电压解析模型,并对其性能改进情况进行了研究.结果表明,新结构器件比传统的异质栅SOI MOSFETs能更有效地抑制漏致势垒降低效应,并进一步提高载流子输运效率.新结构器件的漏致势垒降低效应随着Halo区掺杂浓度的增加而减弱,但随Halo区长度非单调变化.解析模型与数值模拟软件MEDICI所得结果高度吻合.     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET亚阈值电流模型

在沟道源端一侧引入高掺杂Halo结构的异质栅SOI MOSFET,可以有效降低亚阈值电流.通过求解二维泊松方程,为该器件建立了亚阈值条件下的表面势模型.利用常规漂移.扩散理论,在表面势模型的基础上,推导出新结构器件的亚阈值电流模型.为了求解简单,文中给出了一种分段近似方法,从而得到表面势的解析表达式.结果表明,所得到的表面势解析表达式和确切解的结果高度吻合.二维器件数值模拟器ISE验证了通过表面势解析表达式得到的亚阈值电流模型,在亚阈值区二者所得结果吻合得很好.     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET亚阈值电流模型

在沟道源端一侧引入高掺杂Halo结构的异质栅SOI MOSFET,可以有效降低亚阈值电流.通过求解二维泊松方程,为该器件建立了亚阈值条件下的表面势模型.利用常规漂移.扩散理论,在表面势模型的基础上,推导出新结构器件的亚阈值电流模型.为了求解简单,文中给出了一种分段近似方法,从而得到表面势的解析表达式.结果表明,所得到的表面势解析表达式和确切解的结果高度吻合.二维器件数值模拟器ISE验证了通过表面势解析表达式得到的亚阈值电流模型,在亚阈值区二者所得结果吻合得很好.     

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.     

Characteristics of a 0.1μm SOI Grooved Gate pMOSFET

A 0.1μm SOI grooved gate pMOSFET with 5.6nm gate oxide is fabricated and demonstrated.The groove depth is 180nm.The transfer characteristics and the output characteristics are shown.At Vds=-1.5V,the drain saturation current is 380μA and the off-state leakage current is 1.9nA;the sub-threshold slope is 115mV/dec at Vds=-0.1V and DIBL factor is 70.7mV/V.The electrical characteristic comparison between the 0.1μm SOI grooved-gate pMOSFET and the 0.1μm bulk grooved gate one with the same process demonstrates that a 0.1μm SOI grooved gate pMOSFET has better characteristics in current-driving capability and sub-threshold slope.     

全耗尽SOIMOSFET辐照导致的阈值电压漂移模型

报道了全耗尽SOI MOSFET器件阈值电压漂移与辐照剂量和辐照剂量率之间的解析关系.模型计算结果与实验吻合较好.该模型物理意义明确,参数提取方便,适合于低辐照总剂量条件下的加固SOI器件与电路的模拟.讨论了抑制阈值电压漂移的方法.结果表明,对于全耗尽SOI加固工艺,辐照导致的埋氧层(BOX)氧化物电荷对前栅的耦合是影响前栅阈值电压漂移的主要因素,但减薄埋氧层厚度并不能明显提高SOI MOSFET的抗辐照性能.     

金属栅薄膜全耗尽器件研究

实验并研究了采用金属栅工艺的全耗尽SOI MOS器件.采用LDD结构,以减小热载流子效应,防止漏击穿;采用突起的源漏区,以增加源漏区的厚度,并减小源漏区的串联电阻,以增强器件的电流驱动能力,降低寄生电阻,减小静态功耗.研究并分析了硅膜厚度对阈值电压和阈值电压漂移的影响,以及对本征栅电容和静态功耗的影响.与采用常规工艺的器件相比,提高了输出驱动电流,改善了器件的亚阈值特性,特别是在沟道掺杂浓度比较低的情况下,能得到非常合适的阈值电压.     

低比导通电阻P埋层SOI双介质槽MOSFET

提出了一种带P型埋层的新型SOI双介质槽MOSFET.通过在SOI层底部引入P型埋层作为补偿,在耐压优化情况下增加漂移区的浓度,降低了比导通电阻.MEDICI TCAD仿真结果表明:在281 V击穿电压下,该结构的比导通电阻为4.6 mΩ·cm2,与不带P型埋层的结构相比,在达到同样耐压的情况下,比导通电阻降低了19％.     

新型部分耗尽SOI器件体接触结构

提出了一种部分耗尽SOI MOSFET体接触结构,该方法利用局部SIMOX技术在晶体管的源、漏下方形成薄氧化层,采用源漏浅结扩散,形成体接触的侧面引出,适当加大了Si膜厚度来减小体引出电阻.利用ISE-TCAD三维器件模拟结果表明,该结构具有较小的体引出电阻和体寄生电容、体引出电阻随器件宽度的增加而减小、没有背栅效应.而且,该结构可以在不增加寄生电容为代价的前提下,通过适当的增加Si膜厚度的方法减小体引出电阻,从而更有效地抑制了浮体效应.     

用于功率MOSFET的新型栅电荷测试电路

栅电荷是用于衡量功率MOSFET开关性能的重要参数,通常采用在栅极输入电流阶跃信号的方法来测量。一种新型的栅电荷测试电路被提出,该测试电路使控制信号从MOSFET的源极输入,从而消除了控制信号对栅极输入电流的影响。因为输入电流太小不能直接测量,测试时采用测量电压阶跃信号的方法来衡量电流阶跃信号的性能。与以往的测试电路对比结果表明,该电路可以使MOSFET栅极输入的电流更接近于理想的电流阶跃信号,该信号上升时间小于100 ns,并且上升后稳定,因此提高了栅电荷测量的准确度。     

SOI／SDB薄膜全耗尽隐埋n—MOSFET导电机理研究

本文详细研究了SOI/SDB薄膜全耗尽隐埋n沟 MOSFET的器件结构及导电机理,建立了明确的物理解析模型,给出了各种状态下器件工作电流的解析表达式。最后,将解析模型的计算结果与实验数据进行了比较和讨论。