超深亚微米自对准平面双栅MOSFET假栅的制作

进入超深亚微米领域以后,传统CMOS器件遇到了器件物理、工艺技术等方面难以逾越 的障碍。普遍认为,必须引入新结构和新材料来延长摩尔定律的寿命。其中,双栅CMOS被认为是 新结构中的首选。在制作平面型双栅MOS器件中,采用自对准假栅结构,利用UHV外延得到有源 区(S、D、G),是一种制作自对准双栅MOSFET的有效手段。文章详细研究了一种假栅制作技术。 采用电子束曝光,结合胶的灰化技术,得到了线宽为50 nm的胶图形,并用RIE刻蚀五层介质的方 法,得到了栅长仅为50 nm的自对准假栅结构。

基于栅极限流的SiC MOSFET栅电荷测试方案

SiC MOSFET是一种高性能的电力电子器件,其开通/关断过程中积累/释放的栅电荷Q_(g)对MOSFET的开关速度、功率损耗等参数有重要影响。通常采用在栅极设置恒流源驱动,对时间进行积分的方法来测量Q_(g)。为了降低驱动复杂度,提高测试结果精度和可视性,基于双脉冲测试平台的感性负载回路,改用耗尽型MOSFET限制栅极电流实现恒流充电,对SiC MOSFET进行测试。同时利用反馈电阻将较小的栅极电流信号转换为较大的电压信号。实验结果表明:在误差允许范围(±5%)内该测试方案能较为准确地测得SiC MOSFET的Q_(g),测试结果符合器件规格书曲线。

平面双栅型离子栅晶体管的逻辑功能研究

离子栅晶体管作为一种新型半导体器件,因其低电压、可多栅调控的特点以及在化学传感和类脑器件方面的运用而备受关注。由于离子栅具有侧向长程调控的能力,十分有利于制备成平面双栅的结构,进一步利用两个栅极输入对离子与沟道内电子耦合情况的调控,可以实现独特的逻辑输出。为了更好地实现该功能,采用射频磁控溅射制备了铟镓锌氧(IGZO)沟道和铟锌氧(IZO)电极,以聚电解质材料——聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)作为离子栅介质制备了平面双栅型离子栅晶体管。在测量其晶体管基本电学特性的基础上,通过对双栅调控机制的研究,首先实现了与逻辑(AND)的输出,再利用负载电阻后反相器的非门(NOT)作用,将两者结合,形成与非逻辑(NAND)输出,从而证明离子栅晶体管在平面双栅结构下仅需简单的器件和电路就能实现多种基本逻辑功能。

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

基于正交双行波磁场的平面二维时栅位移传感器

针对半导体行业、航空航天等领域对于精密二维位移测量的迫切需求,提出了一种基于正交双行波磁场的平面二维时栅位移传感器。传感器由定尺和动尺组成,定尺由导磁基体和沿x、y方向排列的两励磁线圈组成,动尺由导磁基体和沿x、y方向排列的两层感应线圈组成。当励磁线圈通入正余弦励磁信号时,在定尺上方产生分别沿x和y方向运动的正交双行波磁场。通过对感应线圈输出的感应电信号进行解算得到x和y方向的位移值。首先介绍了传感器的结构和工作原理,对传感器模型进行了电磁场仿真;然后对仿真误差进行溯源分析,并优化传感器结构;最后采用印刷电路板技术制作了传感器样机,并设计相应的电气系统进行实验验证。实验结果表明该传感器在160 mm×160 mm测量范围内能够实现平面二维位移测量,x方向节距内位移误差峰峰值为32.8μm,y方向节距内位移误差峰峰值为34.5μm。

单材料双功函数栅MOSFET的电容模型

基于表面势理论和电荷平衡方程,建立了一种单材料双功函数栅(single materialdouble workfunction gate,SMDWG)MOSFET的电容模型,分别给出了SMDWG MOSFET的栅-源和栅-漏电容的解析表达式,物理概念清晰,且参数可调。通过与MEDICI模拟结果比较和分析,进一步验证了该物理模型的正确性和可行性。然后,基于上述模型设计了SMDWG MOSFET的电容等效电路,发现在考虑总电容的时候,只需要考虑其中的一个分电容,有效简化了对该器件的计算和分析,对器件的设计和应用具有一定的参考意义。

一种基于载流子的双栅MOSFET解析模型

提出一种全新的基于载流子求解的双栅MOSFET解析模型.针对无掺杂对称双栅MOSFET结构,该模型由求解泊松方程的载流子分布和Pao-Sah电流形式直接发展而来.发展的解析模型完全基于MOSFET的基本器件物理进行直接推导,结果覆盖了双栅MOSFET所有的工作区:从亚阈到强反型和从线性到饱和区,不需要任何额外假设和拟合参数.模型的预言结果被2D数值模拟很好地验证,表明该解析模型是一个理想的双栅MOSFET建模架构.

一种新的双栅MOSFET物理模型

本文以单栅MOSFET的物理模型为基础,导出了双栅MOSFET的物理模型,该模型中,不仅考虑了漏压对沟道长度的调制效应,而且也考虑了栅压对沟道中载流子迁移率的影响,由该模型导出的双栅MOSFET的V—I特性与实验结果做了比较,二者符合得很好,并对器件的V—I特性从物理机制上进行了详细讨论。

双栅MOSFET的研究与发展

具有特殊结构的双栅 MOSFET是一种高速度、低功耗 MOSFET器件 ,符合未来集成电路发展的方向。文章介绍了多种双栅 MOSFET的结构、优点 ,以及近年来国内外对双栅 MOSFET的研究成果。

薄膜双栅MOSFET体反型现象的研究

通过对QM模型的介绍,说明了薄膜双栅MOSFET体反型现象是量子效应的结果,并对QM模型中提出的反型层质心概念进行了剖析,阐述了其重要的物理意义和应用价值。利用反型层质心概念,提出了一组形式非常简单,且与体硅单沟道MOSFET表达式十分相似的薄膜双栅MOSFET亚阈值区反型层载流子浓度和亚阈值电流的表达式,与MEDICI模拟结果的比较证明了其精确性。应用反型层质心及所提出的亚阈值区模型,对薄膜双栅MOSFET体反型现象进行了深入的分析,提出了一个能够较好体现体反型作用的硅膜厚度范围。

对称薄膜双栅MOSFET温度特性的研究

文章对薄膜双栅MOSFET器件的温度特性进行了研究。首先对其进行理论分析,得到亚阈值电流、阈值电压和饱和电流等随温度的变化关系,并计算出理论结果,再用Medici模拟仿真加以验证,比较了不同温度下的输出特性、饱和漏电流、阈值电压与温度变化的关系,验证结果表明两者是一致的。

平面栅SiC MOSFET设计研究

碳化硅MOSFETs开关速率快,耐压高,在逆变器应用领域前景广阔。平面栅MOSFETs因其成熟的工艺是最先被商业化的器件。在平面栅MOSFETs的设计中,降低导通电阻和提高芯片的电流密度是重要的开发目标。基于自主研制的1200 V及1700 V SiC MOSFETs,研究了载流子扩展层技术、JFET注入技术以及元胞结构对器件电学特性的影响。测试结果表明采用方形元胞设计的SiC MOSFET的电流明显大于采用条形元胞设计的电流,JFET注入对阈值电压的影响比载流子扩展层技术更小。

自对准双栅MOSFET的结构与工艺实现

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。自对准的双栅MOSFET结构中 ,栅与源漏之间无覆盖 ,对于实现最终的高性能十分重要。

纳米双栅MOSFET栅极漏电流的二维量子模拟(英文)

基于非平衡格林函数(NEGF)的量子输运理论框架,对双栅MOSFET进行了二维实空间数值模拟。在对表征载流子电势的泊松方程自洽求解后,感兴趣的物理量(如亚阈值摆幅、漏致势垒下降、载流子密度、电流密度等)可以被求得,观察了由栅极注入效应导致的二维电荷分布,并对不同电介质材料对栅极漏电流的影响进行了研究。此外,还通过调整电介质参数并进行比较的方法,研究了电介质的有效质量、介电常数、导带偏移对栅极漏电流的影响。该模拟方法为双栅MOSFET中载流子自栅极的注入提供了良好的物理图景,对器件特性的分析和比较有助于栅氧层高k电介质材料的选取。

双栅MOSFET高频特性的实验研究

设计制作了不同沟道长度、栅材料以及栅电极构形的各种双栅MOSFET。通过实验全面研究了设计和工艺参数对器件高频特性的影响,阐明了双栅MOSFET的高频设计思想,给出了全离子注入高频低噪声工艺。有效沟道长度为1μm的超高频双栅MOSFET在900MHz下功率增益为17dB,有效沟道长度为1.5μm的甚高频器件在200MHz下功率增益为23dB.

对称薄膜双栅nMOSFET模型的研究

利用对称薄膜双栅MOSFET在阈值电压附近硅膜中的常电位近似,以硅膜达到体反型时的泊松方程为基础,得到一个有效的双栅nMOS器件模型。考虑到薄膜双栅SOI器件的体反型特性,阈值电压处的表面势不再受限于传统的强反型界限(指2倍费米势),并运用跨导最大变化(TC)法对此模型进行分析,得到阈值电压和阈值电压处表面势的详细表达式;另外,还演示了薄膜双栅MOSFET的近乎完美的亚阈值斜率特性,其数值模拟结果与文献实验结果吻合较好。

一种新型双材料双栅的MOSFET器件的性能研究

为了给新型场效应晶体管的工艺制造和设计提供新的设计思路和依据,文章以金属-氧化物-半导体场效晶体管(MOSFET)为研究对象,提出了一种新型双材料双栅MOSFET器件的设计方案。该器件采用具有宽禁带、高饱和电子速度、高热导性、高温工作等性能优势而在微电子领域和光电子领域广泛应用的新型半导体材料GaN。同时,通过仿真模拟对器件的转移特性、输出特性,跨导特性、电容特性以及器件的电学特性与温度的关系进行了分析。结果表明,器件性能随着温度升高而退化的主要原因是迁移率和载流子饱和速率随温度的变化,且器件具有较好的亚阈值摆幅和开关电流比,适合于未来低功耗应用领域。

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.

高k栅介质对短沟道双栅极MOSFET性能的影响

不断缩小半导体器件尺寸将引起二氧化硅绝缘层厚度逐渐地减薄,从而导致从栅极泄漏到衬底的栅极漏电流的明显增加,这制约了MOSFET性能的提升.为了进一步了解采用高k电介质材料增强MOSFET性能的物理机制,本文通过采用基于非平衡格林函数的数值模拟方法,探讨了高k电介质材料及其等效厚度对于短沟道双栅极MOSFET性能的影响.模拟结果表明,高k材料介电常数的增加或等效氧化层厚度(EOT)的减小均将引起沟道区域能量势垒高度的减小,从而导致沟道电子数密度的增加而使漏极电流增加.因此,采用高k电介质材料为绝缘膜可有效地束缚栅极漏电流,从而提高短沟道双栅极MOSFET的性能.

纳米双栅MOSFET噪声输运特性的分析

在双栅纳米MOSFET中,输运参数对器件输运机制描述至关重要。文章主要对纳米双栅MOSFET输运的背散射系数进行研究,分别得到了器件在线性区和饱和区的背散射系数公式,并用Matlab编程体现背散射系数随沟道长度、温度和偏置电压的变化关系,文章得到的结果与已有文献给出的结果一致。