一个圆柱形双栅场效应晶体管的物理模型

圆柱形双栅场效应晶体管(CSDG MOSFET)是在围栅MOSFET器件增加内部控制栅而形成,与双栅、三栅及围栅MOSFET器件相比,圆柱形双栅MOSFET提供了更好的栅控性能和输出特性.本文通过求解圆柱坐标系下的二维泊松方程,得到了圆柱形双栅MOSFET的电势模型;进一步对反型电荷沿沟道积分,建立其漏源电流模型.分析讨论了圆柱形双栅MOSFET器件的电学特性,结果表明:圆柱形双栅MOSFET外栅沿沟道的最小表面势和器件的阈值电压随栅介质层介电常数的增大而减小,其漏源电流和跨导随栅介质层介电常数的增大而增大;随着器件参数的等比例缩小,沟道反型电荷密度减小,其漏源电流和跨导也减小.

亚50nm自对准双栅场效应晶体管的量子和短沟道效应的研究

采用有限元法自洽求解泊松-薛定谔方程,数值模拟了一种新型的亚50nm N沟道双栅MOS场效应晶体管的电学特性,系统阐述了尺寸参数对短沟道效应的影响规律.比较了不同尺寸参数下的亚阈值摆幅、阈值电压下跌和D IBL效应以及沟道跨道,获得了最佳硅鳍宽度(Tfin)和栅极长度(Lg)参数.模拟结果与实验数据的经典数值模拟进行了比较,表明由于电子束缚效应对器件性能的影响,考虑量子效应对F inFET器件的性能优化尤其重要.

12 GHz GaAs/InGaAs异质结双栅功率场效应晶体管

报道了GaAs／InGaAs异质结双杨功率场效应晶体管的设计考虑、器件结构和制作，讨论了所采用的一些关键工艺，给出了器件性能。在12GHz下，最大输出功率≥130mW，增益≥12dB，功率附加效率≥30％。

双底栅双壁碳纳米管场效应晶体管的构建和特性研究

构建了以双壁碳纳米管为导电通道、Al2O3和SiO2为绝缘层、Al和Si为栅极、Pd为源和漏电极的双底栅场效应晶体管,测量了晶体管的特性。观测到了双壁碳纳米管的三种典型的输运特性;观测到了两个底栅分别的调制作用;发现两个底栅的调制作用存在着显著的相互影响,使得场效应晶体管的特性明显不同于单栅器件,具备了逻辑“与”门的基本功能;利用能带图分析了双底栅器件的特性。

双栅无结型场效应晶体管的设计与优化

利用三维数值仿真工具,对双栅无结型场效应晶体管进行了数值模拟,研究了沟道掺杂浓度深度分布对晶体管性能的影响,并对比分析了当沟道长度缩小到10nm及以下时器件的电学特性。仿真结果表明,相比于沟道为均匀掺杂分布的器件,具有中间低的沟道掺杂深度分布的双栅无结型场效应晶体管具有更优的开关电流比、漏致势垒降低、亚阈值斜率等电学性能和短沟道特性。

Si/Ge异质结双栅隧穿场效应晶体管TCAD仿真研究

Si/Ge异质结双栅隧穿场效应晶体管(DGTFET)较传统硅基DGTFET有更好的电学性能。文章基于Sentaurus TCAD仿真软件,构建了有/无Pocket两种结构的Si/Ge异质结DGTFET器件,定量研究了Pocket结构及Pocket区厚度、掺杂浓度等参数对器件开态电流、关态电流、亚阈值摆幅、截止频率和增益带宽积的影响。通过仿真实验和计算分析发现,Si/Ge异质结DGTFET的开态/关态电流、亚阈值摆幅、截止频率和增益带宽积随Pocket区掺杂浓度增大而增大,而Pocket区厚度对器件性能没有明显影响。研究结果为TFET器件的直流、频率特性优化提供了指导。

一种带有斜向扩展源的双栅隧穿场效应晶体管

设计并研究了一种带有轻掺杂漏(LDD)和斜向扩展源(OES)的双栅隧穿场效应晶体管(DG-TFET),并利用Sentaurus TCAD仿真工具对栅长及扩展源长度等关键参数进行了仿真分析。对比了该器件与传统TFET的亚阈值摆幅、关态电流和开关电流比,并从器件的带带隧穿概率分析其优势。仿真结果表明,该器件的最佳数值开关电流比及亚阈值摆幅分别可达3.56×10^(12)和24.5 mV/dec。另外,该DG-TFET在双极性电流和接触电阻方面性能良好,且具有较快的转换速率和较低的功耗。

平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管的设计与制作

提出并制作了一种全新的平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管,该器件垂直于沟道方向的电场为一非均匀场.理论计算、TCAD三维器件仿真以及实验结果均表明,通过改变该器件中任何一个栅极偏置电压,能够得到可以调节的输出特性(增益系数)及转移特性曲线,可以很方便地调节器件的阈值电压及亚阈值摆幅并具备低功耗特点.这为电路的设计及器件制作提供了更多的灵活性,既可以简化电路的设计又可以降低MOS集成电路制造工艺的复杂程度.平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管制作工艺与目前常规的CMOS工艺完全兼容.

硅双栅场效应晶体管

本文综合各种资料,结合生产实践,以国内已大批量使用的几种不同结构的硅双栅场效应晶体管管芯的解剖分析为基础,介绍其原理和设计考虑、封装形式、关键参数及测试、使用注意事项和常见失效现象、工艺流程和特点。

双栅场效应晶体管及其应用

本文介绍双栅ＭＯＳ场效应晶体管的工作原理与特性，并给出了它在调制和解调等电路中的一些典型应用举例。

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管有源层厚度对电学性能的影响

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管(DG a-IGZO TFTs)具有比单栅a-IGZO TFTs更优良的电学性能.文中基于a-IGZO/SiO_2界面缺陷态呈指数型分布的模型,讨论了在界面缺陷态影响下双栅驱动的DG a-IGZO TFTs有源层厚度对电学性能的影响.研究结果表明:随着有源层厚度的减小,双栅驱动模式下DG a-IGZO TFTs两栅极的耦合作用增强,有源层上、下表面的导电沟道向体内延伸,使器件的场效应迁移率显著增加;界面缺陷态对DG a-IGZO TFTs场效应迁移率的影响随着有源层厚度的减小而降低,对亚阈值摆幅的影响随着有源层厚度的减小而增大.

一种新型源电极的DMDG隧穿场效应晶体管

研究了一种新型源电极的双物质双栅隧穿场效应晶体管（NSE-DMDG-TFET）,该器件结合了新型源电极和双物质栅的优点,其中新型源电极由传统的欧姆接触电极和高功函数浮空肖特基接触电极构成,该肖特基接触电极可有效抬升其电极下的能带、增大源区价带和沟道区导带之间的能带重叠区、减小隧穿距离,提高了开态电流和开关电流比,获得了更小的亚阈值摆幅。运用Silvaco TCAD软件完成器件仿真,并优化了该肖特基接触电极与栅电极的间距、栅金属功函数等参数。仿真结果表明：在室温下,该隧穿场效应晶体管的开态电流为3. 22×10^-6A/μm,关态电流为5. 71×10^-17A/μm,开关电流比可达5. 64×10^10,亚阈值摆幅为34. 22 mV/dec。

双栅和环栅MOSFET中短沟效应引起的阈值电压下降

基于电荷分享原理 ,推导了双栅和环栅 MOSFET短沟效应引起的阈值电压下降 ,分析了衬底掺杂浓度、栅氧化层厚度及硅膜厚度等因素对阈值电压下降的影响 ,并用数值模拟验证了理论结果 .这些研究结果对进一步开展纳米

双栅动态阈值SOI nMOSFET数值模拟(英文)

提出了新型全耗尽SOI平面双栅动态阈值nMOS场效应晶体管,模拟并讨论了器件结构、相应的工艺技术和工作机理.对于nMOS器件,背栅n阱是通过剂量为3×1013cm-2,能量为250keV的磷离子注入实现的,并与n+前栅多晶硅直接相连.这项技术与体硅工艺完全兼容.通过Tsuprem4和Medici模拟,发现全耗尽SOI平面双栅动态阈值nMOSFET保持了传统全耗尽SOI nMOSFET的优势,消除了反常亚阈值斜率和kink效应,同时较传统全耗尽SOI nMOSFET有更加优秀的电流驱动能力和跨导特性.

一种新型混合晶向积累型圆柱体共包围栅互补金属氧化物场效应晶体管

提出一种新型的工作于积累模式、具有混合晶向的圆柱体共包围栅互补金属氧化物场效应晶体管器件结构.与目前其他报道的CMOS器件相比,NMOS和PMOS器件沟道具有不同的晶向,且均有埋层氧化层将其与衬底隔离,器件结构简单、紧凑,集成度增加了一倍.报道了积累型圆柱体全包围栅场效应管器件物理分析、技术仿真结果以及器件制作详细工艺流程.与其他常规鳍形场效应管器件(FinFET)相比,由于克服了不对称场的积聚,如锐角效应导致的漏电,器件沟道的电完整性得到很大改善.SOI圆柱体全包围栅场效应晶体管在积累工作模式下,电流流过整个圆柱体,具备高载流子迁移率,低低频器件噪声,并可避免多晶硅栅耗尽及短沟道效应,增大了器件的阈值电压.亚10nm尺寸下,器件的开/关态电流比值大于106,表明器件具备良好的性能及进一步按比例缩小的能力.另外还简单介绍了器件制作工艺流程,提出的工艺流程具备简单且与常规CMOS工艺流程兼容的特点.

异质双栅结构LDMOS的物理建模和仿真

对一种采用新结构的LDMOS(lateral double diffused metal oxide semiconductor)器件建立了模型.该器件在LDMOS中采用异质双栅(dual material gate,DMG)结构,这样使得该器件(DMG-LDMOS)同时具有LDMOS和DMG MOSFET的特性和优点.给出了DMG-LDMOS中沟道区表面电势和电场的一维表达式,并在此基础上考虑了大驱动电压下引入的沟道载流子速度过冲效应的影响,建立了基于物理的沟道电流模型.最后比较了Medici器件仿真结果和所建立的沟道电流模型,验证了该模型的可用性.

双栅MOSFET沟道侧壁绝缘柱(DP)表面势解析模型

采用抛物线近似方法求解二维泊松方程,建立了漏端沟道侧壁绝缘柱表面电势解析模型。在该解析模型下,求解了不同漏压下的表面势,并与Atlas仿真结果做对比。比较了在相同条件下,DPDG MOSFET与DG MOSFET的沟道侧壁电势与电场分布。在不同沟道长度下,分析了DPDG MOSFET器件的阈值电压(Vth),亚阈值斜率(SS)以及漏感应势垒降低效应(DIBL),并与DG MOSFET作对比。结果表明,添加绝缘柱DP后,不仅减小了源漏端电荷分享,而且增强了栅对电荷控制,从而改善了器件的DIBL效应,并有效提高了器件的可靠性。

栅对准误差对双栅MOSFET性能影响的分析

双栅 MOSFET是一种非常有发展前途的新型器件 ,它具有跨导高、亚阈值特性优异、短沟道特性好等优点。但是目前自对准的双栅 MOSFET的工艺制作相当困难。本文中分析了双栅 MOSFET的正、背面栅存在对准误差时 ,对器件的静态及动态特性的影响 。

复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET研究

通过对硅膜中最低电位点电位的修正,得到复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET亚阈值电流模型以及阈值电压模型。利用MEDICI软件,针对薄膜双栅MOSFET,对四种复合型栅氧化层结构DIDG MOSFET(Dual insulator double gate MOSFET)进行了仿真。通过仿真可知:在复合型结构中,随着介电常数差值的增大,薄膜双栅器件的短沟道效应和热载流子效应得到更有效的抑制,同时击穿特性也得到改善。此外在亚阈值区中,亚阈值斜率也可以通过栅氧化层设计进行优化,复合型结构器件的亚阈值斜率更小,性能更优越。

平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管

首次提出并制作了一种全新的平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管,该器件垂直于沟道方向的电场EZ为一非均匀场.理论计算,TCAD三维器件仿真以及实验结果均表明,通过改变该器件其中任何一个栅极偏置电压,能够得到可以调节的输出特性(增益系数)及转移特性曲线,可以很方便地调节器件的阈值电压及亚阈值摆幅,并具备低功耗特点.这为电路的设计及器件制作提供了更多的灵活性,既可以简化电路的设计,又可以降低MOS集成电路制造工艺的复杂程度.平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管制作工艺与目前常规的CMOS工艺完全兼容.