单壁碳纳米管作沟道的场效应晶体管输运特性理论研究

为研究以单壁碳纳米管(CNT)作沟道的场效应晶体管(FET)的输运特性,采用非平衡格林函数(NEGF)理论,构建了CNTFET的电子输运模型,该方法摒弃粗糙的连续体模型,可实现CNTFET输运性质与手性指数的直接对接。以(17,0)锯齿型管为例,数值计算了CNTFET输出特性、转移特性、跨导、亚阈值摆幅、开关态电流比等电学特性;在等效栅氧化层厚度相同的情况下,对比了采用不同栅介质材料时上述电学特性在数值上的差异,发现随栅介质介电常数的增加,漏感应势垒降低效应变得显著,这不但导致开态时从源注入到漏的电子浓度增加、电流增大,也导致关态电流增大,开关态的电流比减少。研究还发现在通常的栅源和漏源电压下,沟道中出现热电子。

Halo注入角度对热载流子效应的影响及优化

通过模拟和实验研究了不同的halo注入角度的NMOSFET,研究发现halo的注入角度越大,热载流子效应的退化越严重。考虑到由于热载流子的注入造成栅氧化层损伤,使器件可靠性变差,halo注入时应该采用小的倾角注入。

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。

Halo注入对50nm NMOS器件性能的影响

利用Sentaurus TCAD软件模拟研究了Halo注入工艺参数(注入角度、剂量、能量)对50nm NMOS器件性能的影响。结果表明,Halo注入角度和剂量的增大会使器件的DIBL特性改善,阈值电压提高;而Halo注入能量的增加会引起器件的DIBL特性变差,阈值电压有所降低,并且较注入角度和注入剂量相比,Halo注入能量的工艺窗口要小。Halo注入参数的变化对Ion和Ioff的影响不同,所以器件开关比随Halo注入角度、剂量和能量的增加呈现非单调性改变。器件的结电容则随Halo注入角度增大而下降,随注入剂量增大而上升,随注入能量的增加先上升后下降。对Halo注入各工艺参数影响器件性能的机理进行了分析,并实验制备了纳米尺度的Halo结构NMOS器件。