新型独立三栅FinFET单粒子瞬态效应TCAD分析

针对独立三栅FinFET器件及其反相器的单粒子瞬态效应展开了深入研究。首先分析了N型独立三栅器件中最敏感区域的位置以及不同工作电压对器件敏感性的影响。然后,基于独立三栅器件独特的电流控制方式搭建五种不同工作模式的反相器单元,对重离子撞击NMOS下拉管最敏感区域的单粒子瞬态效应(SET)敏感性进行了比较。三维数值TCAD仿真结果表明,脉冲峰值电流与重离子在沟道中的路径体积成正比,且最敏感区域为漏与沟道之间的空间电荷区,工作电压会影响沟道势垒,从而影响器件的SET。另外,不同工作模式的反相器对改善抗辐照能力具有参考意义。

基于铁电薄膜HfO2的双阈值负电容独立栅FinFET器件

将一定厚度的铁电材料HfO2应用到独立栅基准器件FinFET的前栅和后栅表面,构成具有对称栅结构的负电容独立栅FinFET器件.通过调整新器件的栅功函数、结构参数和铁电材料参数,构建高阈值和低阈值负电容独立栅FinFET器件.提出的双阈值负电容独立栅FinFET器件具有较小的亚阈值摆幅和较大的开关电流比,在降低功耗方面具有显著的优势.

一种应用于低功耗电路设计的NCFET器件设计导向

为了能够持续缩小MOSFET的工作电压,增加集成电路设计的灵活性,我们提出了一种铁电-金属-绝缘层-半导体-绝缘层(FMISI)结构的负电容独立栅FinFET(NC-IMG-FinFET)。给出了NC-IMG-FinFET器件及其反相器的分析模型,用于分析器件的性能参数(阈值电压,亚阈值摆幅,导通电流和漏电流)及简单电路的性能指标(延时,功耗和功耗延时积)。结合独立栅的BSIM模型和铁电的Landau-Khalatnikov模型,构造出用于仿真验证的NC-IMG-FinFET的SPICE模型。基于对器件和电路的仿真,优化了铁电参数。仿真结果与理论分析结果一致,表明了NC-IMG-FinFET相比于基准器件更加卓越的性能:NC-IMG-FinFET在更低的工作电压下实现了更小的漏电流,更大的开关电流比,同时亚阈值摆幅突破了60mV/dec的限制;NC-IMG-FinFET电路的功耗和功耗延时积也得到了很大的改进。