搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

引用本文:
Citation:

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

Study on gate capacitance-voltage characteristics of strained-SiGe pMOSFET

Wang Bin, Zhang He-Ming, Hu Hui-Yong, Zhang Yu-Ming, Song Jian-Jun, Zhou Chun-Yu, Li Yu-Chen
PDF
导出引用
  • 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.
    The gate capacitance-voltage (C-V) characteristic of strained SiGe pMOSFET is very different from that of bulk Si pMOSFET, and can be strongly affected by the channel doping. In this paper, we first study the formation mechanism of the "plateau" which can be observed in the gate C-V characteristics of strained SiGe pMOSFET, and then present a physics based analytical model to predict the gate C-V characteristic of strained SiGe pMOSFET. It is found that this plateau is channel doping dependent. The results from the model are compared with the experimental results and they are found to be in excellent agreement with each other, giving the evidence for its validity.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the Research Fund of National Laboratory of Analog Integrated Circuits, China (Grant No. P140c090303110c0904), the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. JY0300122503), and the Fundamental Research Fund for the Central Universities, China (Grant Nos. K5051225014, K5051225004).
    [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

    [7]

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

    [8]

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

    [9]

    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]

    [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

    [7]

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

    [8]

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

    [9]

    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] 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] 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
    [3] 吕懿, 张鹤鸣, 胡辉勇, 杨晋勇, 殷树娟, 周春宇. 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. 物理学报, 2015, 64(6): 067305. doi: 10.7498/aps.64.067305
    [4] 张文涛, 朱保华, 汪杰君, 熊显名, 黄雅琴. 沟道效应作用下中性原子在激光驻波场中的沉积特性研究. 物理学报, 2013, 62(24): 243201. doi: 10.7498/aps.62.243201
    [5] 陈海峰. 反向衬底偏压下纳米N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管中栅调制界面产生电流特性研究. 物理学报, 2013, 62(18): 188503. doi: 10.7498/aps.62.188503
    [6] 王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 宋建军, 周春宇, 李妤晨. 异质多晶SiGe栅应变Si NMOSFET物理模型研究. 物理学报, 2013, 62(21): 218502. doi: 10.7498/aps.62.218502
    [7] 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
    [8] 范雪, 李威, 李平, 张斌, 谢小东, 王刚, 胡滨, 翟亚红. 基于环形栅和半环形栅N沟道金属氧化物半导体晶体管的总剂量辐射效应研究. 物理学报, 2012, 61(1): 016106. doi: 10.7498/aps.61.016106
    [9] 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
    [10] 王晓艳, 张鹤鸣, 王冠宇, 宋建军, 秦珊珊, 屈江涛. 漏致势垒降低效应对短沟道应变硅金属氧化物半导体场效应管阈值电压的影响. 物理学报, 2011, 60(2): 027102. doi: 10.7498/aps.60.027102
    [11] 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
    [12] 刘 奎, 丁宏林, 张贤高, 余林蔚, 黄信凡, 陈坤基. 量子点浮置栅量子线沟道三栅结构单电子场效应管存储特性的数值模拟. 物理学报, 2008, 57(11): 7052-7056. doi: 10.7498/aps.57.7052
    [13] 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
    [14] 王 华, 任鸣放. Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管制备及存储特性. 物理学报, 2006, 55(3): 1512-1516. doi: 10.7498/aps.55.1512
    [15] 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
    [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] 胡辉勇, 张鹤鸣, 戴显英, 吕 懿, 舒 斌, 王 伟, 姜 涛, 王喜媛. 含有δ掺杂层的SiGe pMOS量子阱沟道空穴面密度研究. 物理学报, 2004, 53(12): 4314-4318. doi: 10.7498/aps.53.4314
    [18] 任红霞, 郝 跃. 新型槽栅PMOSFET热载流子退化机理与抗热载流子效应研究. 物理学报, 2000, 49(9): 1683-1688. doi: 10.7498/aps.49.1683
    [19] 吴春武, 殷士端, 张敬平, 肖光明, 刘家瑞, 朱沛然. InGaAs/GaAs应变异质结中的反常离子沟道效应. 物理学报, 1989, 38(1): 83-90. doi: 10.7498/aps.38.83
    [20] 罗诗裕, 邵明珠. 弯晶的沟道效应. 物理学报, 1986, 35(8): 1002-1009. doi: 10.7498/aps.35.1002
计量
  • 文章访问数:  5450
  • PDF下载量:  412
  • 被引次数: 0
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

/

返回文章
返回