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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

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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

A analytic model for the threshold-voltage of novel high-speed semiconductor device IMOS

Li Yu-Chen, Zhang He-Ming, Zhang Yu-Ming, Hu Hui-Yong, Xu Xiao-Bo, Qin Shan-Shan, Wang Guan-Yu
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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.
    A threshold voltage model is created by analyzing differents distributions of surface electric field and the condition of avalanche breakdown, based on the structure of a novel high speed semiconductor device p-IMOS in this paper. Model verification is carried out using the 2D device simulator ISE. By analyzing the model, the dependences of threshold voltage on drain-source voltage, Si layer thickness and gate length are studied. The results of the model are in good agreement with experimental results and ISE simulation results. The proposed model can also be easily used for the reasonable analysis and the design of p-IMOS.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the National Ministries and Commissions (Grant Nos. 51308040203, 6139801), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant Nos. 72105499, 72104089), and the Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China (Grant No.2010JQ8008).
    [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

    [10]

    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]

    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

    [10]

    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] 徐婷婷, 李毅, 陈培祖, 蒋蔚, 伍征义, 刘志敏, 张娇, 方宝英, 王晓华, 肖寒. 基于AZO/VO2/AZO结构的电压诱导相变红外光调制器. 物理学报, 2016, 65(24): 248102. doi: 10.7498/aps.65.248102
    [2] 郝如龙, 李毅, 刘飞, 孙瑶, 唐佳茵, 陈培祖, 蒋蔚, 伍征义, 徐婷婷, 方宝英, 王晓华, 肖寒. 基于FTO/VO2/FTO结构的VO2薄膜电压诱导相变光调制特性. 物理学报, 2015, 64(19): 198101. doi: 10.7498/aps.64.198101
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 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
    [9] 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
    [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] 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
    [12] 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
    [13] 栾苏珍, 刘红侠, 贾仁需, 蔡乃琼. 高k介质异质栅全耗尽SOI MOSFET二维解析模型. 物理学报, 2008, 57(6): 3807-3812. doi: 10.7498/aps.57.3807
    [14] 陈海峰, 郝 跃, 马晓华, 唐 瑜, 孟志琴, 曹艳荣, 周鹏举. 超薄栅下LDD nMOSFET器件GIDL应力下退化特性. 物理学报, 2007, 56(3): 1662-1667. doi: 10.7498/aps.56.1662
    [15] 张鹤鸣, 崔晓英, 胡辉勇, 戴显英, 宣荣喜. 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
    [16] 李艳萍, 徐静平, 陈卫兵, 许胜国, 季 峰. 考虑量子效应的短沟道MOSFET二维阈值电压模型. 物理学报, 2006, 55(7): 3670-3676. doi: 10.7498/aps.55.3670
    [17] 徐静平, 李春霞, 吴海平. 4H-SiC n-MOSFET的高温特性分析. 物理学报, 2005, 54(6): 2918-2923. doi: 10.7498/aps.54.2918
    [18] 郑中山, 刘忠立, 张国强, 李 宁, 范 楷, 张恩霞, 易万兵, 陈 猛, 王 曦. 埋氧层注氮工艺对部分耗尽SOI nMOSFET特性的影响. 物理学报, 2005, 54(1): 348-353. doi: 10.7498/aps.54.348
    [19] 代月花, 陈军宁, 柯导明, 孙家讹. 考虑量子化效应的MOSFET阈值电压解析模型. 物理学报, 2005, 54(2): 897-901. doi: 10.7498/aps.54.897
    [20] 孙永科, 衡成林, 王孙涛, 秦国刚, 马振昌, 宗婉华. Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究. 物理学报, 2000, 49(7): 1404-1408. doi: 10.7498/aps.49.1404
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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:  2012-02-05

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