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大学物理 2024年第4期43卷 36-39,55页

作者：白刚陈成南京邮电大学集成电路科学与工程学院江苏南京210023

围栅场效应晶体管的EDA设计软件是我国芯片产业“卡脖子”的关键技术之一,已经受到科学界与产业界的高度重视.本文首先通过合理近似推导出传统短沟道GAAFE的物理解析模型,然后在此基础上通过增加铁电层推导出负电容GAAFET的物理解析模型... 详细信息

围栅场效应晶体管的EDA设计软件是我国芯片产业“卡脖子”的关键技术之一,已经受到科学界与产业界的高度重视.本文首先通过合理近似推导出传统短沟道GAAFE的物理解析模型,然后在此基础上通过增加铁电层推导出负电容GAAFET的物理解析模型.该物理模型的理论推导有助于加深学生对GAAFET工作原理的理解,激发学生的学习兴趣,提高学生的研究能力.

关键词：负电容围栅场效应晶体管短沟道铁电

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新型围栅MOSFET建模与仿真研究

新型围栅MOSFET建模与仿真研究

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作者：梅光辉复旦大学

学位级别：硕士

传统场效应晶体管(MOSFET)尺寸已经减小到其物理极限,由特征长度减小而引起的小尺寸效应越来越显著。为了更好地抑制器件的短沟道效应,出现了许多新颖的器件结构,如双栅、鳍栅、三栅和围栅器件等。这些新型的多栅器件结构可以增强栅极... 详细信息

传统场效应晶体管(MOSFET)尺寸已经减小到其物理极限,由特征长度减小而引起的小尺寸效应越来越显著。为了更好地抑制器件的短沟道效应,出现了许多新颖的器件结构,如双栅、鳍栅、三栅和围栅器件等。这些新型的多栅器件结构可以增强栅极对沟道的控制能力,提高器件的性能,使得器件的特征尺寸沿着摩尔定律继续前进。但是,由于器件尺寸的进一步缩小,量子效应的影响将会越来越显著,这给器件的建模和仿真带来新的难题。本文拟以围栅器件的建模为基础,详细的分析器件特性和同时考虑量子效应在器件建模应用。本文主要包含三个方面的内容：第一部分在圆柱坐标系下对重掺杂围栅器件精确求解二维泊松方程,建立了电势分布解析模型,在电势模型基础上进一步推导得到器件的阈值电压模型,亚阈值电流模型和亚阈值摆幅模型,分析其短沟道效应和亚阈值特性,通过TCAD仿真工具Sentaurus进行模拟验证,分析我们建立的解析模型准确性。结合模型和仿真工具,研究器件参数和外加偏置电压对电势、阈值电压和电流的影响。第二部分主要研究量子力学效应对围栅器件的阈值电压影响。分别在轻掺杂和重掺杂情况下建立量子力学效应引起阈值电压漂移模型,主要考虑器件半径对阂值电压漂移的影响,分析了(100)和(110)不同晶向对阈值电压漂移特性的影响。第三部分研究椭圆型结构围栅器件特性。由于围栅工艺的偏差常常会导致的椭圆型围栅器件的出现,我们针对椭圆型围栅建立了等效半径模型,并通过和圆柱型围栅器件比较,分析半径波动对器件性能的影响。本文通过新型围栅器件的建模与仿真,详细的分析了器件物理特性以及引起器件特性变化的因素。对于围栅器件而言,半径的减小将促使沟道内的量子沟道的形成,对器件的阂值电压产生影响。同时,由工艺偏差引起的椭圆型围栅所受到的量子力学效应的影响变得更加显著。围栅器件以成为未来器件发展的必然趋势,希望本文对围栅器件的建模和仿真能为未来器件的发展提供一些建议。

关键词：围栅场效应晶体管电势模型阈值电压亚阈值特性量子力学效应椭圆型围栅器件

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