应变绝缘层上硅锗p型金属氧化物场效应晶体管的阈值电压解析模型

分析研究了应变绝缘层上硅锗p型金属氧化物场效应晶体管(SGOI pMOSFET)的阈值电压模型,修正了应变作用下SGOI pMOSFET的能带模型,并提取了主要的物理参量.这些典型的参量包括禁带宽度、电子亲和能、内建势等.给出了应变硅SGOI pMOSFET内部电势分布的二维泊松方程,通过边界条件求解方程,得出了准确的阈值电压模型,并且验证了该模型的正确性.

新器件结构SGOI低场迁移率模型及数值分析

为了减小绝缘层上硅锗(SGOI)自加热和短沟道效应,提出新型的双台阶式埋氧SGOI n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET).在该器件结构中,采用双台阶式埋氧结构来减小自加热效应,引入接地层(GP)用于减小漏致势垒降低(DIBL).建立应变硅器件的低场迁移率模型并嵌入到器件模拟器Sentaurus Device中.在不同的沟道应变情况下,分析自加热效应随埋氧层的厚度以及短沟道效应随栅长的变化关系.模拟结果表明,相对于Ge组分为0的情况下,Ge组分为0.4的SGOI器件的输出电流提升了至少50%.随着沟道下方埋氧厚度从100nm减小到10nm,自加热温度减小超过60℃;当引入接地层后,DIBL效应减小超过25%,泄漏电流在很大程度上得到抑制.