小尺寸应变Si金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流预测模型

吴铁峰; 张鹤鸣; 王冠宇; 胡辉勇

doi:10.7498/aps.60.027305

摘要

小尺寸金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件由于具有超薄的氧化层、关态栅隧穿漏电流的存在严重地影响了器件的性能,应变硅MOSFET器件也存在同样的问题.为了说明漏电流对新型应变硅器件性能的影响,文中利用积分方法从准二维表面势分析开始,提出了小尺寸应变硅MOSFET栅隧穿电流的理论预测模型,并在此基础上使用二维器件仿真软件ISE进行了仔细的比对研究,定量分析了在不同栅压、栅氧化层厚度下MOSFET器件的性能.仿真结果很好地与理论分析相符合,为超大规模集成电路的设计提供了有价值的参考.

关键词:

Abstract

For scaled metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) devices, normal operation is seriously affected by the static gate tunneling leakage current due to the ultra-thin gate oxide of MOSFET, and the novel MOSFET devices based on strained Si are similar to bulk Si devices in the effects. To illustrate the impact of gate leakage current on performance of novel strained Si device, a theoretical gate tunneling current predicting model by integral approach following the analysis of quasi-two-dimensional surface potential is presented in this study. On the basis of theoretical model, performance of MOSFET device was quantitatively studied in detail using ISE simulator, including different gate voltages and gate oxide thickness. The experiments show that simulation results agree well with theoretical analysis, and the theory and experimental data will contribute to future VLSI circuit design.

Keywords:

strained Si /
quasi-two-dimensional surface potential /
gate tunneling current /
predicting model

作者及机构信息

(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; (2)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;佳木斯大学信息电子技术学院,佳木斯 154007

Authors and contacts

(1)Key Laboratory of Wide Band-Gap Semiconductor Materials and Devices, School of Micro-Electronics, Xidian University, Xi’an 710071, China; (2)Key Laboratory of Wide Band-Gap Semiconductor Materials and Devices, School of Micro-Electronics, Xidian University, Xi’an 710071, China;School of Information and Electronic Technology, Jiamusi University, Jiamusi 154007, China

参考文献

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施引文献

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