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Poly-Si1-xGex栅应变SiN型金属-氧化物-半导体场效应管栅耗尽模型研究

胡辉勇 雷帅 张鹤鸣 宋建军 宣荣喜 舒斌 王斌

Poly-Si1-xGex栅应变SiN型金属-氧化物-半导体场效应管栅耗尽模型研究

胡辉勇, 雷帅, 张鹤鸣, 宋建军, 宣荣喜, 舒斌, 王斌
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  • 基于对Poly-Si1-xGex栅功函数的分析,通过求解Poisson方程, 获得了Poly-Si1-xGex栅应变Si N型金属-氧化物-半导体场效应器件 (NMOSFET)垂直电势与电场分布模型.在此基础上,建立了考虑栅耗尽的Poly-Si1-xGex栅应变Si NMOSFET的阈值电压模型和栅耗尽宽度及其归一化模型,并利用该模型,对器件几何结构参数、 物理参数尤其是Ge组分对Poly-Si1-xGex栅耗尽层宽度的影响, 以及栅耗尽层宽度对器件阈值电压的影响进行了模拟分析.结果表明:多晶耗尽随Ge组分和栅掺杂浓度的增加而减弱, 随衬底掺杂浓度的增加而增强;此外,多晶耗尽程度的增强使得器件阈值电压增大. 所得结论能够为应变Si器件的设计提供理论依据.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费(批准号: 72105499, 72104089)、 陕西省自然科学基础研究计划资助项目(批准号: 2010JQ8008) 和预研基金(批准号: 9140C090303110C0904)资助的课题.
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    Irisawa T, Numata T, Tezuka T, Usuda K, Sugiyama N, Takagi S I 2008 IEEE Trans. Electron Dev. 55 649

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    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2010 Acta Phys. Sin. 59 2064 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜 2010 物理学报 59 2064]

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    Schuegraf K F, King C C, Hu C M 1993 International Symposium on VLSI Technology, Systems, and Applications: Proceeding of Technical Papers, Taipei, May 12-14, 86

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    Liu H T, Sin J K O, Xuan P Q, Bokor J 2004 IEEE Trans. Electron Dev. 51 106

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    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2008 Semiconductor Physics (Beijing: Defense Industry Press) p366 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2008 半导体物理学 (北京:国防工业出版社)]

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    Josse E, Skotnicki T 2001 Solid-State Device Research Conference, Crolles, France, September 11-13, 2001 207

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-07-06
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

Poly-Si1-xGex栅应变SiN型金属-氧化物-半导体场效应管栅耗尽模型研究

  • 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重点实验室, 西安 710071
    基金项目: 

    中央高校基本科研业务费(批准号: 72105499, 72104089)、 陕西省自然科学基础研究计划资助项目(批准号: 2010JQ8008) 和预研基金(批准号: 9140C090303110C0904)资助的课题.

摘要: 基于对Poly-Si1-xGex栅功函数的分析,通过求解Poisson方程, 获得了Poly-Si1-xGex栅应变Si N型金属-氧化物-半导体场效应器件 (NMOSFET)垂直电势与电场分布模型.在此基础上,建立了考虑栅耗尽的Poly-Si1-xGex栅应变Si NMOSFET的阈值电压模型和栅耗尽宽度及其归一化模型,并利用该模型,对器件几何结构参数、 物理参数尤其是Ge组分对Poly-Si1-xGex栅耗尽层宽度的影响, 以及栅耗尽层宽度对器件阈值电压的影响进行了模拟分析.结果表明:多晶耗尽随Ge组分和栅掺杂浓度的增加而减弱, 随衬底掺杂浓度的增加而增强;此外,多晶耗尽程度的增强使得器件阈值电压增大. 所得结论能够为应变Si器件的设计提供理论依据.

English Abstract

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