槽栅PMOSFET沟道杂质浓度对其特性影响

利用二维器件仿真软件MEDICI,基于动力学能量输运模型对沟道掺杂浓度不同的深亚微米槽栅PMOSFET的特性进行了研究,并与相应平面器件的特性进行了对比,研究发现,随着沟道掺杂浓度的提高,与平面器件相同,槽栅器件的阈值电压提高,漏极驱动能力降低,抗热载流子效应增强;但与平面器件相比,槽栅器件的阈值电压受沟道杂质浓度影响较小,漏极驱动能力随沟道杂质浓度提高的退化则较平面器件严重,抗热载流子能力的增强较平面器件大得多,因此在基本不影响其化特性的条件下,可以通过降低沟道杂质浓度来提高槽栅器件的漏极驱动能力。     

深亚微米槽栅PMOSFET短沟道效应的模拟研究

基于流体动力学能量输运模型，首先研究了槽栅器件对短沟道效应的抑制作用，接着研究了不同衬底和沟道杂质浓度的深亚微米槽栅PMOSFET对短沟道效应抑制的影响，同时与相应平面器件的特性进行了对比。研究结果表明，槽栅器件在深亚微米和超深亚微米区域能够很好地抑制短沟道效应，且随着衬底和沟道掺杂浓度的升高，阈值电压升高，对短沟道效应的抑制作用增强，但槽栅器件阈值电压变化较平面器件小。最后从内部物理机制上对研究结果进行了分析和解释。     

小尺寸应变Si/SiGe PMOSFET阈值电压及其电流电压特性的研究

针对Si/SiGe pMOSFET器件结构求解泊松方程,同时考虑器件尺寸减小所致的物理效应,如漏致势垒降低(DIBL)效应、短沟道效应(SCE)和速度过冲效应,获得了强反型时小尺寸P+多晶SiGe栅应变Si pMOSFET的阈值电压模型和I-V特性模型。运用Matlab对模型进行计算,获得阈值电压随多晶SiGe栅Ge组分、栅长、氧化层厚度、弛豫SiGe虚拟衬底Ge组分、掺杂浓度以及漏源偏压的变化规律,I-V特性计算结果表明MOS器件采用Si基应变技术将有更高的输出特性。用器件仿真软件ISETCAD对模型结构进行仿真,所得结果与Matlab计算结果一致,从而证明了该模型的正确性,为小尺寸应变Si MOS器件的分析设计提供了参考。     

表面Ge沟道pMOSFET阈值电压模型

基于MOS器件的短沟道效应和漏致势垒降低效应理论,通过求解泊松方程,建立了表面Ge沟道pMOSFET的阈值电压模型.基于该模型对表面Ge沟道MOSFET器件的沟道长度、栅氧化层厚度、衬底掺杂浓度、SiGe虚拟衬底中的Ge含量等结构参数以及漏源电压对阈值电压的影响进行了模型模拟分析.模拟结果表明,当沟道长度小于200nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压影响较大,而当沟道长度超过500nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压的影响可以忽略.模型计算结果与实验结果吻合较好.     

薄膜全耗尽CMOS/SOI器件研究

在对全耗尽SOIMOS器件进行了大量研究的基础上,采用金属栅工艺,并采用了LDD结构以减小热载流子效应,防止漏的击穿,还采用了突起的源漏区,以增加源漏区的厚度并减小源漏区的串联电阻,以增强器件的电流驱动能力,降低了寄生电阻,减小了静态功耗.实现了性能优良的全耗尽金属栅FD SOICMOS器件.与常规工艺的器件相比,提高了输出驱动电流,也改善了器件的亚阈值特性,特别是在沟道掺杂浓度比较低的情况下能得到非常合适的阈值电压.NMOS器件的饱和电流为0.65 mA/μm;PMOS器件的饱和电流为0.35 mA/μm.     

深亚微米PMOS/SOI热载流子效应研究与寿命评估

通过测量深亚微米器件的跨导、阈值电压等参数的退化与应力条件的关系，分析SOIPMOS器件尺寸进入深亚微米后的热载流子效应引起的退化规律。模拟了在最环应力条件下，最大线性区跨导Gmmax退化与漏偏压应力Vd的关系，以及器件寿命与应力Vd的关系。     

深亚微米NMOS/SOI热载流子效应及寿命预测

分析并模拟了SOINMOSFET的电源电压、工艺参数、沟道长度等对器件内部电场的影响，并对器件的低压热载流子效应进行实验测试，得到了不同应力条件下最大线性区跨导和阈值电压的退化结果，以及器件尺寸对这种退化的影响。并实验测试了一个SOINMOS器件电流电压特性的应力退化。     

水分子对有机场效应晶体管阈值电压稳定性的影响

以重掺杂Si片为衬底,SiO_2为栅绝缘层,并五苯为有源层,制备了有机场效应晶体管(OFETs),研究了空气中水汽对场效应性能的影响。实验表明:当器件较长时间放置在空气中时,吸附在并五苯和SiO_2接触面之间的水分子导致阈值电压漂移,器件的稳定性降低;经过热处理的器件的阈值电压漂移现象消失。提出了解释阈值电压漂移现象的模型,该模型可解释水分子在这个过程中所起的作用。     

NBTI和HCI混合效应对PMOSFET特性退化的影响

随着器件尺寸向超深亚微米的不断发展，负偏置温度不稳定性和热载流子注入对器件可靠性的影响越来越严重．研究了负偏置温度不稳定性和热载流子注入共同作用下的PMOSFET的退化问题．首先研究了高温沟道热载流子应力模式下负偏置温度不稳定性与热载流子注入两种效应对器件阈值电压和跨导漂移的影响，这两种效应的共同作用表现为一种负偏置温度不稳定性效应增强的热载流子注入效应；然后给出了这种混合效应的解释．最后提出了一种分解负偏置温度不稳定性和热载流子注入这两种效应的方法．     

漏极接触孔到栅间距对GGNMOS保护器件的影响

研究了不同漏极接触孔到栅间距对深亚微米单叉指栅接地N型金属氧化物半导体静电放电保护器件性能的影响,并分析了相关物理机制．基于中芯国际018μm互补金属氧化物半导体工艺进行流片,并进行传输线脉冲测试,得到了不同漏极接触孔到栅间距(DCGS)值的保护器件单位宽度失效电流水平的变化趋势．结合器件仿真,分析了保护器件的电、热分布情况．研究结果表明,DCGS值的增大,使电流密度峰值向远离沟道的方向移动,从而降低了尖端放电的风险．同时,当DCGS值增大到一定阈值时,由于漏区与衬底温度达到平衡,因此失效电流水平出现饱和趋势．     

高温泄漏电流对反相器直流传输特性的影响

在本征CMOS反相器直流传输特性和所提出的离子注入浅结近似理论基础上，研究了N 衬底外延P阱CMOS反相器的源-漏结泄漏电流失配对其高温直流传输特性的影响，提出采用双阱或N阱工艺使PMOSFET的衬底浓度高于NMOSFET的衬底浓度，并适当减小PMOSFET漏区宽度的方法，可以减弱源-漏结泄漏电流失配的影响。     

超深亚微米n沟道Si-MOSFET中栅介质的击穿

通过改变Si-MOSFET的栅电压、源电压、漏电压和栅氧化层厚度等参数,分析和求解栅介质下载流子迁移率、沟道内电流密度、电场、雪崩产生密度以及隧穿电流的变化,得出当源、漏偏压分别为0.5V和1.0V时,增大栅极电压到18V时,栅氧化层(3nm)被永久性击穿;而在栅、源、漏偏压分别为5V、0.5V、1.0V不变时,减薄栅氧化层到0.335nm时,栅氧化层被永久性击穿。     

新型结构的HEMT优化设计

该文通过对HEMT物理模型的分析及对之前所设计的HEMT结构的总结,利用TCAD进行仿真,分析了器件中2DEG电子浓度和电子迁移率以及栅漏电流随In含量的变化规律。提出了一种新型结构Al0.3Ga0.7N/AlN/GaN/In0.1Ga0.9N/GaN HEMT,并对栅长0.25μm和栅宽100μm的器件进行了优化设计,器件的栅压为1V时,阈值电压-5.3V,最大漏电流为2 220mA/mm,获得最大跨导为440mS/mm,且在-3.5～-0.5V范围内跨导变化量很小,说明优化后的器件具有良好的线性度。     

Bidirectional current path recessed gate tunnel field-effect transistor

The structure asymmetry of the conventional tunneling transistor makes it only able to have a unidirectional current path, which will cause the inconvenience of circuit design. In order to overcome this shortcoming, a novel recessed gate tunnel field-effect transistor with high performance is proposed in this paper and verified by silvaco TCAD software. The effects of process parameters such as doping concentration and geometry dimension on the energy band and properties of the device are analyzed. Simulation results show that the I_on／I_off ratio can reach 5×10⁶ at a 05V driving voltage and the minimum subthreshold swing of 12mV／dec at the 01V gate to source voltage. In general, this device has a large switching ratio and a very steep subthreshold slope under a low drive voltage. It is expected that this novel device can be one of the promising alternatives for ultra-low power applications.