三柵場效應晶體管(FinFET)電學特性的建模與仿真.pdf

1、李名復黃大鳴胡光喜教授教授副教授指導小組成員復旦大學微電子學系復旦大學微電子學系復旦大學微電子學系復旦大學碩士學位論文摘要隨著微電子技術的不斷發(fā)展，場效應晶體管的尺寸已經縮短到了納米尺度，電路的功耗問題、“短溝道效應”和器件中的量子效應成為制約集成電路發(fā)展的主要因素。為了降低電路的功耗并能夠更好的抑制“短溝道效應”，InGaAs三柵場效應晶體管(FinFET)成為國際上的一個研究熱點。InGaAs材料的電子遷移率大約比Si材料的電子遷移

2、率高一個數(shù)量級，雖然國際上對SiFinFET已經做過很多研究工作，但是對InGaAsFinFET的導電模型，國際上仍然缺乏系統(tǒng)的了解。本論文針對n型Ino53Gao47AsFinFET的導電模型展開研究。論文第一章介紹了國際上半導體器件的發(fā)展趨勢以及三柵場效應晶體管和InGaAs場效應晶體管的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題。第二章在考慮器件溝道中電子的量子效應和準彈道散射的基礎上，推導了Inos3Gao47AsFinFET的導電模型，提

3、出了適用于三柵場效應晶體管的量子電容模型。第三章給出了Ino53Gao47AsFinFET電學特性的實驗測量結果，通過測量結果與器件模型的仿真結果比較，獲得了電子的有效遷移率和相關的散射參數(shù)。最后一章(第四章)給出了論文工作的總結與展望。本論文的主要研究結果有：(1)發(fā)現(xiàn)對于三柵尺度HFin／VVFin為40／40nm的Inos3Gao47AsFinFET，器件開啟時(VgVlh)溝道中的電子是分布在整個Fin中的(體反型)，而不是集中

4、在溝道中靠近柵的表面處(面反型)。(2)建立了考慮多子能級和準彈道散射的導電模型和電容模型，得到了器件的源漏電流與柵電壓、源漏電壓和溫度的關系。(3)通過實驗測量結果與模型仿真結果的比較，獲得了器件中電子的有效遷移率和相關的散射參數(shù)，發(fā)現(xiàn)了電子的有效遷移率隨著溫度上升而上升的反?，F(xiàn)象，表明InGaAs／A1203界面處具有較高濃度的陷阱。上述結果，為深入了解InGaAs／A1203三柵場效應晶體管的導電特性提供了新的知識、方法和模型。對