雙面柵MOSFET的模型研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、雙面柵MOSFET是一種新型的器件結(jié)構(gòu)，由于具有上、下兩個(gè)柵，增強(qiáng)了對(duì)溝道的控制能力。與常規(guī)的MOSFET器件相比，雙面柵MOSFET具有許多優(yōu)點(diǎn)：接近理想的亞閾值斜率、較高的載流子遷移率、高的跨導(dǎo)和電流驅(qū)動(dòng)能力、較好地克服器件的短溝道效應(yīng)、控制截止時(shí)的源漏泄漏電流、有效的抑制與消除MOS器件的二級(jí)效應(yīng)以及較強(qiáng)的抗輻射能力等。因此，雙面柵MOSFET被認(rèn)為是MOS器件的柵長(zhǎng)縮小到深亞微米量級(jí)時(shí)，最具有發(fā)展前途的一種新型器件。 該

2、文的研究工作主要是在對(duì)雙面柵MOSFET的模型的進(jìn)一步分析和研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工藝條件，進(jìn)行雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及工藝流程設(shè)計(jì)，并進(jìn)行流水實(shí)驗(yàn)，一方面驗(yàn)證我們以前的理論，另一方面設(shè)計(jì)了具體可行的雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)和工藝方案。 論文首先介紹了雙面柵MOSFET的發(fā)展的必然性，以及目前的研究狀況。討論了雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問(wèn)題，以及柵長(zhǎng)尺寸縮小時(shí)的一些規(guī)則。 接著，介紹了國(guó)外研究的幾種新型雙

3、面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)工藝。在借鑒和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的工藝條件，設(shè)計(jì)了幾種雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及工藝，比較了這幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及工藝實(shí)現(xiàn)的難度。 然后，對(duì)雙面柵MOSFET的理論分析和計(jì)算，根據(jù)等電位近似及硅膜的體反型機(jī)理，推導(dǎo)出了器件的電流電壓關(guān)系，及跨導(dǎo)特性，亞閾值特性等。從理論上分析雙面柵MOSFET的各個(gè)參數(shù)對(duì)器件性能的影響。為進(jìn)行具體的工藝設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。并且，在二維器件模擬軟件MEDICI中，模擬了

4、雙面柵MOSFET的各個(gè)特性曲線，進(jìn)一步驗(yàn)證了雙面柵MOSFET的理論模型。還建立了雙面柵MOSFET的基于外部表格的SPICE模型，可以用于電路中進(jìn)行SPICE模擬。 最后，在初步的結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)和理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的工藝條件，設(shè)計(jì)了兩種相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)的雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及工藝(一種基于SOI及鍵合工藝的水平雙面柵MOSFET，另一種基于雙極工藝的垂直雙面柵MOSFET)，進(jìn)行了詳細(xì)的工藝及版圖設(shè)計(jì)。