單軸應(yīng)變硅MOS器件柵電流研究.pdf

1、Si基應(yīng)變材料(應(yīng)變Si、應(yīng)變SiGe)能提高載流子遷移率，已經(jīng)成為高速/高性能半導(dǎo)體器件和集成電路的研究重點(diǎn)。柵電流對器件和集成電路的影響至關(guān)重要，而關(guān)于應(yīng)變硅器件柵電流研究較少。因此，本文主要研究應(yīng)變SiMOS器件柵電流。
　　 首先，分析了柵泄漏電流的產(chǎn)生機(jī)制?；谳d流子縱向輸運(yùn)機(jī)制，結(jié)合柵泄漏電流的主要構(gòu)成，分析表明柵泄漏電流主要由載流子的柵隧穿和熱發(fā)射引起。對于柵隧穿，現(xiàn)在MOS器件的柵介質(zhì)厚度已小于3nm，故主要的隧

2、穿機(jī)制是直接隧穿。對于載流子的熱發(fā)射，主要由熱載流子效應(yīng)引起。
　　 然后，從量子力學(xué)機(jī)制出發(fā)，建立了單軸應(yīng)變硅隧穿柵電流模型，得到柵隧穿電流與器件結(jié)構(gòu)參數(shù)、偏置電壓以及應(yīng)力的關(guān)系，并利用Matlab軟件對該模型進(jìn)行仿真。仿真分析結(jié)果與單軸應(yīng)變硅nMOSFETs的實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，表明該模型可行。同時與具有相同條件的雙軸應(yīng)變硅nMOSFETs的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，隧穿電流更小，從而表明單軸應(yīng)變硅器件在柵隧穿方面具有優(yōu)勢。
　　

3、 最后，從熱載流子效應(yīng)以及幸運(yùn)熱載流子模型出發(fā)，建立了單軸應(yīng)變硅熱載流子?xùn)烹娏髂Ｐ?，研究了熱載流子?xùn)烹娏髋c器件結(jié)構(gòu)參數(shù)、偏置電壓以及應(yīng)力的關(guān)系，并利用Matlab軟件對該模型進(jìn)行仿真。將仿真結(jié)果與體硅器件的熱載流子?xùn)烹娏鲗?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，仿真分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，表明該模型可行。同時，該仿真結(jié)果表明單軸應(yīng)變硅器件的熱載流子?xùn)烹娏鞅润w硅器件的柵電流小，并具有較好的熱載流子穩(wěn)定性。在經(jīng)時擊穿(TDDB：time dependent d