雙面柵MOSFET的模型研究與結(jié)構(gòu)設計.pdf

1、雙面柵MOSFET是一種新型的器件結(jié)構(gòu)，由于具有上、下兩個柵，增強了對溝道的控制能力。與常規(guī)的MOSFET器件相比，雙面柵MOSFET具有許多優(yōu)點：接近理想的亞閾值斜率、較高的載流子遷移率、高的跨導和電流驅(qū)動能力、較好地克服器件的短溝道效應、控制截止時的源漏泄漏電流、有效的抑制與消除MOS器件的二級效應以及較強的抗輻射能力等。因此，雙面柵MOSFET被認為是MOS器件的柵長縮小到深亞微米量級時，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雙面柵MOSFET的模型的進一步分析和研究的基礎上，結(jié)合具體工藝條件，進行雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及工藝流程設計，并進行流水實驗，一方面驗證我們以前的理論，另一方面設計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)設計時需要考慮的問題，以及柵長尺寸縮小時的一些規(guī)則。 接著，介紹了國外研究的幾種新型雙

3、面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)工藝。在借鑒和分析的基礎上，結(jié)合具體的工藝條件，設計了幾種雙面柵MOSFET的結(jié)構(gòu)及工藝，比較了這幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及工藝實現(xiàn)的難度。 然后，對雙面柵MOSFET的理論分析和計算，根據(jù)等電位近似及硅膜的體反型機理，推導出了器件的電流電壓關系，及跨導特性，亞閾值特性等。從理論上分析雙面柵MOSFET的各個參數(shù)對器件性能的影響。為進行具體的工藝設計打下理論基礎。并且，在二維器件模擬軟件MEDICI中，模擬了

4、雙面柵MOSFET的各個特性曲線，進一步驗證了雙面柵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，可以用于電路中進行SPICE模擬。 最后，在初步的結(jié)構(gòu)、工藝設計和理論分析的基礎上，結(jié)合具體的工藝條件，設計了兩種相對比較容易實現(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)，進行了詳細的工藝及版圖設計。