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应变SiGe p 型金属氧化物半导体场效应管栅电容特性研究

王斌 张鹤鸣 胡辉勇 张玉明 宋建军 周春宇 李妤晨

应变SiGe p 型金属氧化物半导体场效应管栅电容特性研究

王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 宋建军, 周春宇, 李妤晨
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  • 由于台阶的出现, 应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应管 (pMOSFET) 的栅电容特性与体Si器件的相比呈现出很大的不同, 且受沟道掺杂的影响严重. 本文在研究应变SiGe pMOSFET器件的工作机理及其栅电容C-V 特性中台阶形成机理的基础上, 通过求解器件不同工作状态下的电荷分布, 建立了应变SiGe pMOSFET栅电容模型, 探讨了沟道掺杂浓度对台阶的影响. 与实验数据的对比结果表明, 所建立模型能准确反映应变SiGe pMOSFET器件的栅电容特性, 验证了模型的正确性. 该理论为Si基应变金属氧化物半导体(MOS)器件的设计制造提供了重要的指导作用, 并已成功应用于Si基应变器件模型参数提取软件中, 为Si基应变MOS的仿真奠定了理论基础.
    • 基金项目: 模拟集成电路国家重点实验室基金(批准号: P140c090303110c0904)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: JY0300122503)和中央高校基本科研业务费(批准号: K5051225014, K5051225004)资助的课题.
    [1]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Shu B, Zhou C Y, Li Y C, L Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 057103 (in Chinese) [王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 舒斌, 周春宇, 李妤晨, 吕懿 2013 物理学报 62 057013]

    [2]

    Hu H Y, Zhang H M, Dai X Y, L Y, Shu B, Wang W, Jiang T, Wang X Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 4314 (in Chinese) [胡辉勇, 张鹤鸣, 戴显英, 吕懿, 舒斌, 王伟, 姜涛, 王喜媛 2004 物理学报 53 4314]

    [3]

    Hoyt J L, Nayfeh H M, Eguchi S, Aberg I, Xia G, Drake T, Fitzgerald E A 2002 IEDM Tech. Dig. 20 23

    [4]

    Jiang T, Zhang H M, Wang W, Hu H Y, Dai X Y 2006 Chin. Phys. 15 1339

    [5]

    Haizhou Y, Hobart K D, Peterson R L, Kub F J, Sturm J C 2005 IEEE Trans. Electron Dev. 52 2207

    [6]

    Nayak D K, Woo J C S, Park J S, Wang K L, Macwilliams K P 1991 IEEE Electron Dev. Lett. 12 154

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    Bindu B, DasGupta N, DasGupta A 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1411

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    Lukic P M, Ramovic R M, Sasic R M 2006 25th International Conference on Microelectronics, Belgrade, May 14-17, 2006 p472

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    Fiorenza J G, Park J S, Lochtefeld A 2008 IEEE Trans. Electron Dev. 55 640

    [10]

    Qin S S, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X, Shu B 2010 Chin. Phys. B 19 117309

    [11]

    Voinigescu S P, Iniewski K, Lisak R, Salama T, Noel J P, Houghton D C 1994 Solid State Electron. 37 1491

    [12]

    Pham A T, Jungemann C, Meinerzhagen B 2010 40th European Solid State Device Research Conference, Spain, Sep. 14-16, 2010 p230

    [13]

    Yang Z, Wang C, Wang H T, Hu W D, Yang Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 077102 (in Chinese) [扬洲, 王茺, 王洪涛, 胡伟达, 杨宇2011 物理学报 60 077102]

    [14]

    Wei J Y, Maikap S, Lee M H, Lee C C, Liu C W 2006 Solid State Electron 50 109

    [15]

    Bindu B, DasGupta N, DasGupta A 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 1889

    [16]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Zhou C Y, Wang G Y, Li Y C 2013 Chin. Phys. B 22 028503

    [17]

    Qu J T, Zhang H M, Wang G Y, Wang X Y, Hu H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 058502 (in Chinese) [区江涛, 张鹤鸣, 王冠宇, 王晓燕, 胡辉勇 2011 物理学报 60 058502]

  • [1]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Shu B, Zhou C Y, Li Y C, L Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 057103 (in Chinese) [王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 舒斌, 周春宇, 李妤晨, 吕懿 2013 物理学报 62 057013]

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    Hu H Y, Zhang H M, Dai X Y, L Y, Shu B, Wang W, Jiang T, Wang X Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 4314 (in Chinese) [胡辉勇, 张鹤鸣, 戴显英, 吕懿, 舒斌, 王伟, 姜涛, 王喜媛 2004 物理学报 53 4314]

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    Qin S S, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X, Shu B 2010 Chin. Phys. B 19 117309

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    Pham A T, Jungemann C, Meinerzhagen B 2010 40th European Solid State Device Research Conference, Spain, Sep. 14-16, 2010 p230

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    Yang Z, Wang C, Wang H T, Hu W D, Yang Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 077102 (in Chinese) [扬洲, 王茺, 王洪涛, 胡伟达, 杨宇2011 物理学报 60 077102]

    [14]

    Wei J Y, Maikap S, Lee M H, Lee C C, Liu C W 2006 Solid State Electron 50 109

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    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Zhou C Y, Wang G Y, Li Y C 2013 Chin. Phys. B 22 028503

    [17]

    Qu J T, Zhang H M, Wang G Y, Wang X Y, Hu H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 058502 (in Chinese) [区江涛, 张鹤鸣, 王冠宇, 王晓燕, 胡辉勇 2011 物理学报 60 058502]

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-21
  • 修回日期:  2013-03-06
  • 刊出日期:  2013-06-05

应变SiGe p 型金属氧化物半导体场效应管栅电容特性研究

  • 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: 

    模拟集成电路国家重点实验室基金(批准号: P140c090303110c0904)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: JY0300122503)和中央高校基本科研业务费(批准号: K5051225014, K5051225004)资助的课题.

摘要: 由于台阶的出现, 应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应管 (pMOSFET) 的栅电容特性与体Si器件的相比呈现出很大的不同, 且受沟道掺杂的影响严重. 本文在研究应变SiGe pMOSFET器件的工作机理及其栅电容C-V 特性中台阶形成机理的基础上, 通过求解器件不同工作状态下的电荷分布, 建立了应变SiGe pMOSFET栅电容模型, 探讨了沟道掺杂浓度对台阶的影响. 与实验数据的对比结果表明, 所建立模型能准确反映应变SiGe pMOSFET器件的栅电容特性, 验证了模型的正确性. 该理论为Si基应变金属氧化物半导体(MOS)器件的设计制造提供了重要的指导作用, 并已成功应用于Si基应变器件模型参数提取软件中, 为Si基应变MOS的仿真奠定了理论基础.

English Abstract

参考文献 (17)

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