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单轴应变硅N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管电容特性模型

吕懿 张鹤鸣 胡辉勇 杨晋勇 殷树娟 周春宇

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单轴应变硅N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管电容特性模型

吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇, 殷树娟, 周春宇

A model of capacitance characteristic for uniaxially strained Si N-metal-oxide-semiconductor field-effect transistor

Lü Yi, Zhang He-Ming, Hu Hui-Yong, Yang Jin-Yong, Yin Shu-Juan, Zhou Chun-Yu
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  • 电容特性模型是单轴应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(Si MOSFET)和电路进行瞬态分析、交流小信号分析、噪声分析等的重要基础. 本文首先建立了单轴应变Si NMOSFET 的16 个微分电容模型, 并将微分电容的仿真结果与实验结果进行了比较, 验证了所建模型的正确性. 同时对其中的关键性栅电容Cgg 与应力强度、偏置电压、沟道长度、栅极掺杂浓度等的关系进行了分析研究. 结果表明, 与体硅器件相比, 应变的引入使得单轴应变Si NMOSFET器件的栅电容增大, 随偏置电压、沟道长度、栅极掺杂浓度的变化趋势保持不变.
    The capacitance model is fundamental for the transient analysis, AC analysis and noise analysis of uniaxially strained Si MOSFET device and circuit. Firstly, the 16-differential capacitance model for uniaxially strained Si NMOSFET is developed. Secondly, the simulation results from that model match the experimental results well, which validates the accuracy of the model. Meanwhile the simulated relations of key gate capacitance Cgg to stress intensity, bias voltage,channel length and concentration of poly gate are obtained and analyzed, showing that the value of Cgg is a little larger than that of strainless bulk device while the changing tendency keeps the same.
    • 基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)和中央高校基本业务费(批准号:K5051225014, K5051225004) 资助的课题.
    • Funds: Project supported by Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. JY0300122503) and Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (Grant Nos. K5051225014, K5051225004).
    [1]

    Nicoleta W, Harald R, Mahadi-ul H 2011 Solid-State Electron. 57 60

    [2]

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

    [3]

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

    [4]

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

    [5]

    Wu H Y, Zhang H M, Song J J, Hu H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 097302 (in Chinese) [吴华英, 张鹤鸣, 宋建军, 胡辉勇 2011 物理学报 60 097302]

    [6]

    Kuang Q W, Liu H X, Wang S L, Qin S S, Wang Z L 2011 Chin. Phys. B 20 127101

    [7]

    Kang T K 2012 IEEE Electron Dev. Lett. 33 770

    [8]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Shu B, Zhang Y M, Song J J 2013 Jpn. J. Appl. Phys. 52 064201

    [9]

    Kelaidis N, Skarlatos D, Tsamis C 2008 Phys. Stat. Sol. C 5 3647

    [10]

    Zhou C Y, Zhang H M, Hu H Y, Zhuang Y Q, L Y, Wang B, Wang G Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 017101 (in Chinese) [周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇 2014 物理学报 63 017101]

    [11]

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

    [12]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Song J J, Zhou C Y, Li H C 2013 Acta Phys. Sin. 62 127102 (in Chinese) [王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 宋建军, 周春宇, 李好晨 2013 物理学报 62 127102]

    [13]

    Zhang W, Fossum J G 2005 IEEE Trans. Electron Dev. 52 263

    [14]

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

  • [1]

    Nicoleta W, Harald R, Mahadi-ul H 2011 Solid-State Electron. 57 60

    [2]

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

    [3]

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

    [4]

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

    [5]

    Wu H Y, Zhang H M, Song J J, Hu H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 097302 (in Chinese) [吴华英, 张鹤鸣, 宋建军, 胡辉勇 2011 物理学报 60 097302]

    [6]

    Kuang Q W, Liu H X, Wang S L, Qin S S, Wang Z L 2011 Chin. Phys. B 20 127101

    [7]

    Kang T K 2012 IEEE Electron Dev. Lett. 33 770

    [8]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Shu B, Zhang Y M, Song J J 2013 Jpn. J. Appl. Phys. 52 064201

    [9]

    Kelaidis N, Skarlatos D, Tsamis C 2008 Phys. Stat. Sol. C 5 3647

    [10]

    Zhou C Y, Zhang H M, Hu H Y, Zhuang Y Q, L Y, Wang B, Wang G Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 017101 (in Chinese) [周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇 2014 物理学报 63 017101]

    [11]

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

    [12]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Song J J, Zhou C Y, Li H C 2013 Acta Phys. Sin. 62 127102 (in Chinese) [王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 宋建军, 周春宇, 李好晨 2013 物理学报 62 127102]

    [13]

    Zhang W, Fossum J G 2005 IEEE Trans. Electron Dev. 52 263

    [14]

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

  • [1] 纪婷伟, 白刚. 双轴错配应变对铁电双栅负电容晶体管性能的影响. 物理学报, 2023, 72(6): 067701. doi: 10.7498/aps.72.20222190
    [2] 林翠, 白刚, 李卫, 高存法. 外延PbZr0.2Ti0.8O3薄膜负电容的应变调控. 物理学报, 2021, 70(18): 187701. doi: 10.7498/aps.70.20210810
    [3] 芦宾, 王大为, 陈宇雷, 崔艳, 苗渊浩, 董林鹏. 纳米线环栅隧穿场效应晶体管的电容模型. 物理学报, 2021, 70(21): 218501. doi: 10.7498/aps.70.20211128
    [4] 刘汝新, 董瑞新, 闫循领, 肖夏. 忆阻器单阻态下的记忆电容行为及多态特性. 物理学报, 2019, 68(6): 068502. doi: 10.7498/aps.68.20181836
    [5] 郝敏如, 胡辉勇, 廖晨光, 王斌, 赵小红, 康海燕, 苏汉, 张鹤鸣. 射线总剂量辐照对单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流的影响. 物理学报, 2017, 66(7): 076101. doi: 10.7498/aps.66.076101
    [6] 郭立强, 温娟, 程广贵, 袁宁一, 丁建宁. 基于KH550-GO固态电解质中电容耦合作用的双侧栅IZO薄膜晶体管. 物理学报, 2016, 65(17): 178501. doi: 10.7498/aps.65.178501
    [7] 徐火希, 徐静平. LaTiO高k栅介质GeMOS电容电特性及Ti含量优化. 物理学报, 2016, 65(3): 037301. doi: 10.7498/aps.65.037301
    [8] 吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇, 殷树娟, 周春宇. 单轴应变SiNMOSFET源漏电流特性模型. 物理学报, 2015, 64(19): 197301. doi: 10.7498/aps.64.197301
    [9] 吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇. 单轴应变SiNMOSFET热载流子栅电流模型. 物理学报, 2014, 63(19): 197103. doi: 10.7498/aps.63.197103
    [10] 王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 舒斌, 周春宇, 李妤晨, 吕懿. 应变Si NMOS积累区电容特性研究. 物理学报, 2013, 62(5): 057103. doi: 10.7498/aps.62.057103
    [11] 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. 物理学报, 2013, 62(12): 127102. doi: 10.7498/aps.62.127102
    [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] 吴华英, 张鹤鸣, 宋建军, 胡辉勇. 单轴应变硅nMOSFET栅隧穿电流模型. 物理学报, 2011, 60(9): 097302. doi: 10.7498/aps.60.097302
    [14] 王鑫华, 庞磊, 陈晓娟, 袁婷婷, 罗卫军, 郑英奎, 魏珂, 刘新宇. GaN HEMT栅边缘电容用于缺陷的研究. 物理学报, 2011, 60(9): 097101. doi: 10.7498/aps.60.097101
    [15] 杨洲, 王茺, 王洪涛, 胡伟达, 杨宇. Ge组分对应变Si1-xGe x 沟道p-MOSFET电学特性影响. 物理学报, 2011, 60(7): 077102. doi: 10.7498/aps.60.077102
    [16] 舒斌, 戴显英, 张鹤鸣. pn结电容-电压法测量应变SiGe禁带宽度. 物理学报, 2004, 53(1): 235-238. doi: 10.7498/aps.53.235
    [17] 吕 懿, 张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 舒 斌. SiGe HBT势垒电容模型. 物理学报, 2004, 53(9): 3239-3244. doi: 10.7498/aps.53.3239
    [18] 王继锁, 韩保存, 孙长勇. 介观电容耦合电路的量子涨落. 物理学报, 1998, 47(7): 1187-1192. doi: 10.7498/aps.47.1187
    [19] 姚秀琛, 秦国刚, 曾树荣, 元民华. 硅中金受主能级在单轴应力下瞬态电容的研究. 物理学报, 1984, 33(3): 377-390. doi: 10.7498/aps.33.377
    [20] 张绍忠. 高压力下液体之比电容. 物理学报, 1934, 1(2): 1-55. doi: 10.7498/aps.1.1-1
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-28
  • 修回日期:  2014-10-27
  • 刊出日期:  2015-03-05

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