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异质栅全耗尽应变硅金属氧化物半导体模型化研究

曹磊 刘红侠 王冠宇

异质栅全耗尽应变硅金属氧化物半导体模型化研究

曹磊, 刘红侠, 王冠宇
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  • 为了进一步提高小尺寸金属氧化物半导体(MOSFET)的性能,在应变硅器件的基础上, 提出了一种新型的异质栅MOSFET器件结构.通过求解二维Poisson方程,结合应变硅技术的物理原理,建立了表面势、表面电场以及阈值电压的物理模型,研究了栅金属长度、功函数以及双轴应变对其的影响. 通过仿真软件ISE TCAD进行模拟仿真,模型计算与数值模拟的结果基本符合. 研究表明:与传统器件相比,本文提出的异质栅应变硅新器件结构的载流子输运效率进一步提高, 可以很好地抑制小尺寸器件的短沟道效应、漏极感应势垒降低效应和热载流子效应, 使器件性能得到了很大的提升.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60976068, 60936005)和教育部科技创新工程重大项目培育基金(批准号:708083)资助的课题.
    [1]

    Fiegna C 1994 IEEE Trans. Electron Dev. ED-41 941

    [2]

    Hisamoto D, Kedzierski J 2000 IEEE Trans.Electron Dev. 47 2320

    [3]

    Zhang H M, Cui X Y, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Acta Phys. Sin. 56 3504 (in Chinese) [张鹤鸣,崔晓英,胡辉勇,戴显英,宣荣喜 2007 物理学报 56 3504]

    [4]

    Zhou X 2000 IEEE Trans. Electron Dev. 47 113

    [5]

    LongW, Qu H J, JenMK 1999 IEEE Trans. Electron Dev. 46 865

    [6]

    Venkataraman V, Kumar M J 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 554

    [7]

    Kumar M J, Venkataraman V 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1780

    [8]

    Yao F, Xue C L, Cheng B W, Wang Q M 2007 Acta Phys. Sin. 56 6654 (in Chinese) [姚飞,薛春来,成步文,王启明 2007 物理学报 56 6654]

    [9]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [10]

    Kim S J, Shim T H, Choi K R, Park J G 2009 Semicond. Sci. Technol. 24 035014

  • [1]

    Fiegna C 1994 IEEE Trans. Electron Dev. ED-41 941

    [2]

    Hisamoto D, Kedzierski J 2000 IEEE Trans.Electron Dev. 47 2320

    [3]

    Zhang H M, Cui X Y, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Acta Phys. Sin. 56 3504 (in Chinese) [张鹤鸣,崔晓英,胡辉勇,戴显英,宣荣喜 2007 物理学报 56 3504]

    [4]

    Zhou X 2000 IEEE Trans. Electron Dev. 47 113

    [5]

    LongW, Qu H J, JenMK 1999 IEEE Trans. Electron Dev. 46 865

    [6]

    Venkataraman V, Kumar M J 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 554

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    Kumar M J, Venkataraman V 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1780

    [8]

    Yao F, Xue C L, Cheng B W, Wang Q M 2007 Acta Phys. Sin. 56 6654 (in Chinese) [姚飞,薛春来,成步文,王启明 2007 物理学报 56 6654]

    [9]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [10]

    Kim S J, Shim T H, Choi K R, Park J G 2009 Semicond. Sci. Technol. 24 035014

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-02-23
  • 修回日期:  2011-04-21
  • 刊出日期:  2012-01-05

异质栅全耗尽应变硅金属氧化物半导体模型化研究

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室, 西安 710071
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:60976068, 60936005)和教育部科技创新工程重大项目培育基金(批准号:708083)资助的课题.

摘要: 为了进一步提高小尺寸金属氧化物半导体(MOSFET)的性能,在应变硅器件的基础上, 提出了一种新型的异质栅MOSFET器件结构.通过求解二维Poisson方程,结合应变硅技术的物理原理,建立了表面势、表面电场以及阈值电压的物理模型,研究了栅金属长度、功函数以及双轴应变对其的影响. 通过仿真软件ISE TCAD进行模拟仿真,模型计算与数值模拟的结果基本符合. 研究表明:与传统器件相比,本文提出的异质栅应变硅新器件结构的载流子输运效率进一步提高, 可以很好地抑制小尺寸器件的短沟道效应、漏极感应势垒降低效应和热载流子效应, 使器件性能得到了很大的提升.

English Abstract

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