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新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型

李妤晨 张鹤鸣 张玉明 胡辉勇 徐小波 秦珊珊 王冠宇

新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型

李妤晨, 张鹤鸣, 张玉明, 胡辉勇, 徐小波, 秦珊珊, 王冠宇
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  • 本文在研究IMOS器件结构的基础上, 分析了该器件不同区域的表面电场, 结合雪崩击穿条件, 建立了P-IMOS的阈值电压解析模型. 应用MATLAB对该器件阈值电压模型与源漏电压、栅长和硅层厚度的关系进行了数值分析, 并用二维器件仿真工具ISE进行了验证. 结果表明, 源电压越大, 阈值电压值越小; 栅长所占比例越大, 阈值电压值越小, 硅层厚度越小, 阈值电压值越小. 本文提出的模型与ISE仿真结果一致, 也与文献报道符合. 这种新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型的建立为该高性能器件及对应电路的设计、仿真和制造提供了重要的参考.
    • 基金项目: 国家部委资助项目(批准号: 51308040203, 6139801), 中央高校基本科研业务费(批准号: 72105499, 72104089)和陕西省自然科学基础研究计划资助项目(批准号: 2010JQ8008)资助的课题.
    [1]

    Lundstrom M 2003 IEEE International Electron Devices Meeting Washington, DC, USA, 8—10 Dec. 2003, p789

    [2]

    Choi W Y, Choi B Y, Woo D S, Lee J D, Park B G 2003 IEEE Trans. Nanotechnol 2 210

    [3]

    Gopalakrishnan K, Griffin P B, Plummer J D 2002 IEEE International Electron Devices Meeting San Francisco, CA, USA 8—11 Dec. 2002 p289

    [4]

    Gopalakrishnan K, Griffin P B, Plummer J, Woo R, Jungemann C 2005 IEEE Trans. Electron Devices 52 77

    [5]

    Choi W Y, Choi B Y, Lee J D, Woo D S, Park B J 2004 Device Research Conference Notre Dame, IN, USA June 2004, p211

    [6]

    Choi W Y, Song J Y, Choi B Y, Lee J D, Park Y J, Park B J 2004 International Electron Devices Meeting San Francisco, CA, USA 13—15 Dec. 2004 p203

    [7]

    Choi W Y, Lee J D, Park B G 2006 Journal of Semiconductor Technology and Science 6 43

    [8]

    Gopalakrishnan K, Woo R, Jungemann C, Griffin P B, Plummer J 2005 IEEE Trans. Electron Devices 52 69

    [9]

    Hou C S, Wu C Y 1995 IEEE Trans. Electron Devices 42 2156

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    Li Y P, Xu J P, Chen W B, Zou X 2005 Microelectronics 35 0040 (in Chinese) [李艳萍, 徐静平, 陈卫兵, 邹 晓 2005 微电子学 35 0040]

    [11]

    Li Y P, Xu J P, Chen W B, Ji F 2006 Acta Phys.Sin. 55 3670 (in Chinese) [李艳萍, 徐静平, 陈卫兵, 许胜国, 季峰 2006 物理学报 55 3670]

    [12]

    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]

    [13]

    Zhang Z F, Zhang H M, Hu H Y, Xuan R X, Song J J 2009 Acta Phys.Sin. 58 4948 (in Chinese) [张志锋, 张鹤鸣, 胡辉勇, 宣荣喜, 宋建军 2009 物理学报 58 4948]

    [14]

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

    [15]

    Qu J T, Zhang H M, Wang G Y, Wang X Y, Hu H Y 2011 Chin. Phys. 60 058502

    [16]

    Hassani F A, Fathipour M, Mehran M 2007 IEEE AFRICON Windhoek, South Africa September 26—28, 2007

    [17]

    Mayer F, Royer C L, Carval G L, Clavelier L, Deleonibus S 2006 IEEE Trans. Electron Devices 53 1852

  • [1]

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    Hou C S, Wu C Y 1995 IEEE Trans. Electron Devices 42 2156

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    Li Y P, Xu J P, Chen W B, Zou X 2005 Microelectronics 35 0040 (in Chinese) [李艳萍, 徐静平, 陈卫兵, 邹 晓 2005 微电子学 35 0040]

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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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    [4] 汤晓燕, 张义门, 张玉明. SiC肖特基源漏MOSFET的阈值电压. 物理学报, 2009, 58(1): 494-497. doi: 10.7498/aps.58.494
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-22
  • 修回日期:  2011-06-21
  • 刊出日期:  2012-04-15

新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型

  • 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: 

    国家部委资助项目(批准号: 51308040203, 6139801), 中央高校基本科研业务费(批准号: 72105499, 72104089)和陕西省自然科学基础研究计划资助项目(批准号: 2010JQ8008)资助的课题.

摘要: 本文在研究IMOS器件结构的基础上, 分析了该器件不同区域的表面电场, 结合雪崩击穿条件, 建立了P-IMOS的阈值电压解析模型. 应用MATLAB对该器件阈值电压模型与源漏电压、栅长和硅层厚度的关系进行了数值分析, 并用二维器件仿真工具ISE进行了验证. 结果表明, 源电压越大, 阈值电压值越小; 栅长所占比例越大, 阈值电压值越小, 硅层厚度越小, 阈值电压值越小. 本文提出的模型与ISE仿真结果一致, 也与文献报道符合. 这种新型高速半导体器件IMOS阈值电压解析模型的建立为该高性能器件及对应电路的设计、仿真和制造提供了重要的参考.

English Abstract

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