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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.
    [1]

    Hung M F, Wu Y C, Tang Z Y 2011 Appl. Phys. Lett. 98 162108

    [2]

    Doyle B S, Datta S, Doczy M, Hareland S, Jin B, Kavalieros J, Linton T, Murthy A, Rios R, Chau R 2003 IEEE Electron Dev. Lett. 24 263

    [3]

    Irisawa T, Numata T, Tezuka T, Usuda K, Sugiyama N, Takagi S I 2008 IEEE Trans. Electron Dev. 55 649

    [4]

    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]

    [5]

    Song J J, Zhang H M, Xuan R X, Hu H Y, Dai X Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 4958 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 戴显英 2009 物理学报 58 4958]

    [6]

    Maiti T K, Banerjee A, Maiti C K 2010 Engineering 2 879

    [7]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Xuan R X, Dai X Y 2010 Atca Phys. Sin. 59 579 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英 2010 物理学报 59 579]

    [8]

    Kang Y, Kim H, Lee J, Son Y, Park B G, Lee J D, Shin H 2009 IEEE Electron Dev. Lett. 30 1371

    [9]

    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

    [10]

    Grados H R J, Manera L T, Wada R, Diniz J A, Doi L, Tatsch P J, Figueroa H E, Swart J W 2010 Japan J. Appl. Phys. 49 04DC04

    [11]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Xuan R X, Dai X Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 7947 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英 2009 物理学报 58 7947]

    [12]

    Nayfeh H M, Hoyt J L, Antoniadis D A 2004 IEEE Trans. Electron Dev. 51 2069

    [13]

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

    [14]

    Ponomarev Y V, Stolk P A, Dachs C J J, Montree A H 2000 IEEE Trans. Electron Dev. 47 1507

    [15]

    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)]

    [16]

    Chang T Y, Izabelle A 1989 J. Appl. Phys. 65 2162

    [17]

    Hellberg P E, Zhang S L, Petersson C S 1997 IEEE Electron Dev. Lett. 18 456

    [18]

    Gupta A 2003 Investigation of High-Speeed Optoelectronic Receivers in Silicon Germanium (SiGe) (Pittsburgh:University of Pittsburgh)

    [19]

    Julian E S, Alamsyah A T 2006 the 2nd Information and Communication Technology Seminar, Surabaya, Indonesia, August 29, 132

    [20]

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

    [21]

    Lee H, Vashaee D, Wang D Z, Dresselhaus M S, Ren Z F, Chen G 2010 J. Appl. Phys. 107 094308

    [22]

    Goo J S, Xiang Q, Takamura Y, Arasnia F, Paton E N, Besser P, Pan J, Lin M R 2003 IEEE Electron Dev. Lett. 24 568

  • [1]

    Hung M F, Wu Y C, Tang Z Y 2011 Appl. Phys. Lett. 98 162108

    [2]

    Doyle B S, Datta S, Doczy M, Hareland S, Jin B, Kavalieros J, Linton T, Murthy A, Rios R, Chau R 2003 IEEE Electron Dev. Lett. 24 263

    [3]

    Irisawa T, Numata T, Tezuka T, Usuda K, Sugiyama N, Takagi S I 2008 IEEE Trans. Electron Dev. 55 649

    [4]

    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]

    [5]

    Song J J, Zhang H M, Xuan R X, Hu H Y, Dai X Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 4958 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 戴显英 2009 物理学报 58 4958]

    [6]

    Maiti T K, Banerjee A, Maiti C K 2010 Engineering 2 879

    [7]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Xuan R X, Dai X Y 2010 Atca Phys. Sin. 59 579 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英 2010 物理学报 59 579]

    [8]

    Kang Y, Kim H, Lee J, Son Y, Park B G, Lee J D, Shin H 2009 IEEE Electron Dev. Lett. 30 1371

    [9]

    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

    [10]

    Grados H R J, Manera L T, Wada R, Diniz J A, Doi L, Tatsch P J, Figueroa H E, Swart J W 2010 Japan J. Appl. Phys. 49 04DC04

    [11]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Xuan R X, Dai X Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 7947 (in Chinese) [宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 戴显英 2009 物理学报 58 7947]

    [12]

    Nayfeh H M, Hoyt J L, Antoniadis D A 2004 IEEE Trans. Electron Dev. 51 2069

    [13]

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

    [14]

    Ponomarev Y V, Stolk P A, Dachs C J J, Montree A H 2000 IEEE Trans. Electron Dev. 47 1507

    [15]

    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)]

    [16]

    Chang T Y, Izabelle A 1989 J. Appl. Phys. 65 2162

    [17]

    Hellberg P E, Zhang S L, Petersson C S 1997 IEEE Electron Dev. Lett. 18 456

    [18]

    Gupta A 2003 Investigation of High-Speeed Optoelectronic Receivers in Silicon Germanium (SiGe) (Pittsburgh:University of Pittsburgh)

    [19]

    Julian E S, Alamsyah A T 2006 the 2nd Information and Communication Technology Seminar, Surabaya, Indonesia, August 29, 132

    [20]

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

    [21]

    Lee H, Vashaee D, Wang D Z, Dresselhaus M S, Ren Z F, Chen G 2010 J. Appl. Phys. 107 094308

    [22]

    Goo J S, Xiang Q, Takamura Y, Arasnia F, Paton E N, Besser P, Pan J, Lin M R 2003 IEEE Electron Dev. Lett. 24 568

  • [1] 辛艳辉, 刘红侠, 范小娇, 卓青青. 单Halo全耗尽应变Si 绝缘硅金属氧化物半导体场效应管的阈值电压解析模型. 物理学报, 2013, 62(10): 108501. doi: 10.7498/aps.62.108501
    [2] 刘翔宇, 胡辉勇, 张鹤鸣, 宣荣喜, 宋建军, 舒斌, 王斌, 王萌. 具有poly-Si1-xGex栅的应变SiGep型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压漂移模型研究. 物理学报, 2014, 63(23): 237302. doi: 10.7498/aps.63.237302
    [3] 李劲, 刘红侠, 李斌, 曹磊, 袁博. 高k栅介质应变Si SOI MOSFET的阈值电压解析模型. 物理学报, 2010, 59(11): 8131-8136. doi: 10.7498/aps.59.8131
    [4] 张志锋, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 宋建军. 应变Si沟道nMOSFET阈值电压模型. 物理学报, 2009, 58(7): 4948-4952. doi: 10.7498/aps.58.4948
    [5] 周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 舒斌, 王斌, 王冠宇. 应变Si NMOSFET阈值电压集约物理模型. 物理学报, 2013, 62(7): 077103. doi: 10.7498/aps.62.077103
    [6] 王冠宇, 张鹤鸣, 王晓艳, 吴铁峰, 王斌. 亚100 nm应变Si/SiGe nMOSFET阈值电压二维解析模型. 物理学报, 2011, 60(7): 077106. doi: 10.7498/aps.60.077106
    [7] 李立, 刘红侠, 杨兆年. 量子阱Si/SiGe/Sip型场效应管阈值电压和沟道空穴面密度模型. 物理学报, 2012, 61(16): 166101. doi: 10.7498/aps.61.166101
    [8] 辛艳辉, 刘红侠, 范小娇, 卓青青. 非对称Halo异质栅应变Si SOI MOSFET的二维解析模型. 物理学报, 2013, 62(15): 158502. doi: 10.7498/aps.62.158502
    [9] 辛艳辉, 刘红侠, 王树龙, 范小娇. 堆叠栅介质对称双栅单Halo应变Si金属氧化物半导体场效应管二维模型. 物理学报, 2014, 63(24): 248502. doi: 10.7498/aps.63.248502
    [10] 屈江涛, 张鹤鸣, 王冠宇, 王晓艳, 胡辉勇. 多晶SiGe栅量子阱pMOSFET阈值电压模型. 物理学报, 2011, 60(5): 058502. doi: 10.7498/aps.60.058502
    [11] 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜, 崔晓英. 应变SiGe SOI量子阱沟道PMOSFET阈值电压模型研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3504-3508. doi: 10.7498/aps.56.3504
    [12] 王冠宇, 宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 马建立, 王晓艳. 单轴应变Si导带色散关系解析模型. 物理学报, 2012, 61(9): 097103. doi: 10.7498/aps.61.097103
    [13] 宋建军, 张鹤鸣, 宣荣喜, 胡辉勇, 戴显英. 应变Si/(001)Si1-xGex空穴有效质量各向异性. 物理学报, 2009, 58(7): 4958-4961. doi: 10.7498/aps.58.4958
    [14] 宋建军, 张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 宣荣喜. 应变Si价带色散关系模型. 物理学报, 2008, 57(11): 7228-7232. doi: 10.7498/aps.57.7228
    [15] 宋建军, 张鹤鸣, 戴显英, 宣荣喜, 胡辉勇, 王冠宇. 不同晶系应变Si状态密度研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047106. doi: 10.7498/aps.60.047106
    [16] 范敏敏, 徐静平, 刘璐, 白玉蓉, 黄勇. 高k栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管阈值电压和亚阈斜率模型及其器件结构设计. 物理学报, 2014, 63(8): 087301. doi: 10.7498/aps.63.087301
    [17] 胡辉勇, 刘翔宇, 连永昌, 张鹤鸣, 宋建军, 宣荣喜, 舒斌. γ射线总剂量辐照效应对应变Sip型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压与跨导的影响研究. 物理学报, 2014, 63(23): 236102. doi: 10.7498/aps.63.236102
    [18] 宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜. 应变Si/(001)S1-xGex本征载流子浓度模型. 物理学报, 2010, 59(3): 2064-2067. doi: 10.7498/aps.59.2064
    [19] 赵丽霞, 张鹤鸣, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜. 应变Si电子电导有效质量模型. 物理学报, 2010, 59(9): 6545-6548. doi: 10.7498/aps.59.6545
    [20] 宋建军, 张鹤鸣, 胡辉勇, 王晓艳, 王冠宇. 四方晶系应变Si空穴散射机制. 物理学报, 2012, 61(5): 057304. doi: 10.7498/aps.61.057304
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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.

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参考文献 (22)

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