納米CMOS器件新結構與閾值電壓模型研究.pdf

1、互補氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）器件尺寸進入深亞微米以后，傳統(tǒng)的金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）的短溝道效應（Short Channel Effects，SCEs）造成的器件性能退化越來越嚴重。國內外提出了許多新的器件結構和改進方法來抑制器

2、件的短溝道效應，提高器件的性能和工作效率。其中雙材料柵（Dual Material Gate，DMG）結構和雙介質（Dual Insulator，DI）柵結構是通過改變溝道內的電勢和電場分布的方法，能夠同時抑制短溝道效應和提升載流子輸運效率的新結構。
　　本論文將DMG結構應用于體硅魚鰭型場效應晶體管（Bulk-Fin Field-Effect Transistor， Bulk-FinFET）結構，提出了一種新的器件結構 DMG-

3、Bulk-FinFET。并且用三維仿真軟件DAVINCI模擬比較了新結構與傳統(tǒng)的體硅FinFET結構的性能，驗證了新結構的可行性以及比起傳統(tǒng)結構在抑制漏致勢壘降低效應（Drain-Induced-Barrier-Lowering，DIBL），提高輸出電流和跨導等性能方面的優(yōu)勢。通過比較 DMG結構的兩種材料柵長比例和功函數差值這兩個重要參數對器件各方面性能的影響，設計了DMG結構應用在體硅FinFET上時最優(yōu)的結構參數。
　　本論

4、文還求解了雙介質雙柵MOSFET（Dual Insulator-Double Gate MOSFET，DI-DG MOSFET）結構的表面電勢模型。在電勢模型的基礎上，利用閾值電壓的物理意義給出了閾值電壓的求解方程，并解得通用的閾值電壓表達式和長溝閾值電壓表達式。比較二維仿真軟件MEDICI的模擬結果和模型解析結果，驗證了模型的準確性。分析了DI-DG MOSFET器件的不同結構參數對DI-DG MOSFET器件的溝道表面電勢和閾值電壓