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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

范敏敏 徐静平 刘璐 白玉蓉 黄勇

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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

范敏敏, 徐静平, 刘璐, 白玉蓉, 黄勇

Models on threshold voltage/subthreshold swing and structural design of high-k gate dielectric GeOI MOSFET

Fan Min-Min, Xu Jing-Ping, Liu Lu, Bai Yu-Rong, Huang Yong
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  • 通过求解沟道与埋氧层的二维泊松方程,同时考虑垂直沟道与埋氧层方向的二阶效应,建立了高k栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的阈值电压和亚阈斜率解析模型,研究了器件主要结构参数对器件阈值特性、亚阈特性、短沟道效应、漏极感应势垒降低效应及衬偏效应的影响,提出了优化器件性能的结构参数设计原则及取值范围. 模拟结果与TCAD仿真结果符合较好,证实了模型的正确性与实用性.
    An analytical model on threshold voltage and subthreshold swing for high-k gate dielectric GeOI MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) is established by considering the two-dimensional effects in both channel and buried-oxide layers and solving two-dimensional Poisson’s equation. The influences of the main structural parameters of the device on threshold voltage and subthreshold swing, and the short-channel effects, drain induction barrier lower effect and substrate-biased effect are investigated using the model, and the design principles and value range of the structural parameters are presented to optimize the electrical performances of the device. The simulated results are in good agreement with the TCAD simulated data, confirming the validity of the model.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61274112)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61274112).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-14
  • 修回日期:  2014-01-08
  • 刊出日期:  2014-04-05

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