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γ射线总剂量辐照效应对应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压与跨导的影响研究

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物理学报 2014年第23期63卷 239-246页

作者：胡辉勇刘翔宇连永昌张鹤鸣宋建军宣荣喜舒斌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

分析了双轴应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变Si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特... 详细信息

分析了双轴应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变Si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特性模型,并对其进行了模拟仿真.由仿真结果可知,阈值电压的绝对值会随着辐照总剂量的积累而增加,辐照总剂量较低时阈值电压的变化与总剂量基本呈线性关系,高剂量时趋于饱和;辐照产生的陷阱电荷增加了沟道区载流子之间的碰撞概率,导致了沟道载流子迁移率的退化以及跨导的降低.在此基础上,进行实验验证,测试结果表明实验数据与仿真结果基本相符,为双轴应变Si PMOSFET辐照可靠性的研究和应变集成电路的应用与推广提供了理论依据和实践基础.

关键词：应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管总剂量辐照阈值电压跨导

高k栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管阈值电压和亚阈斜率模型及其器件结构设计

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物理学报 2014年第8期63卷 385-393页

作者：范敏敏徐静平刘璐白玉蓉黄勇华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074

通过求解沟道与埋氧层的二维泊松方程,同时考虑垂直沟道与埋氧层方向的二阶效应,建立了高κ栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的阈值电压和亚阈斜率解析模型,研究了器件主要结构参数对器件阈值特性、亚阈特性、短沟道效应、... 详细信息

通过求解沟道与埋氧层的二维泊松方程,同时考虑垂直沟道与埋氧层方向的二阶效应,建立了高κ栅介质GeOI金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的阈值电压和亚阈斜率解析模型,研究了器件主要结构参数对器件阈值特性、亚阈特性、短沟道效应、漏极感应势垒降低效应及衬偏效应的影响,提出了优化器件性能的结构参数设计原则及取值范围,模拟结果与TCAD仿真结果符合较好,证实了模型的正确性与实用性。

关键词： GeOI MOSFET 阈值电压亚阈斜率短沟道效应

应变Si NMOSFET阈值电压集约物理模型

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物理学报 2013年第7期62卷 377-384页

作者：周春宇张鹤鸣胡辉勇庄奕琪舒斌王斌王冠宇西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院葫芦岛125105

本文采用渐变沟道近似和准二维分析的方法,通过求解泊松方程,建立了应变Si NMOSFET阈值电压集约物理模型.模型同时研究了短沟道,窄沟道,非均匀掺杂,漏致势垒降低等物理效应对阈值电压的影响.采用参数提取软件提取了阈值电压相关参数,通... 详细信息

本文采用渐变沟道近似和准二维分析的方法,通过求解泊松方程,建立了应变Si NMOSFET阈值电压集约物理模型.模型同时研究了短沟道,窄沟道,非均匀掺杂,漏致势垒降低等物理效应对阈值电压的影响.采用参数提取软件提取了阈值电压相关参数,通过将模型的计算结果和实验结果进行对比分析,验证了本文提出的模型的正确性.该模型为应变Si超大规模集成电路的分析和设计提供了重要的参考.

关键词：应变Si NMOSFET 阈值电压集约物理模型

考虑量子效应的短沟道MOSFET二维阈值电压模型

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物理学报 2006年第7期55卷 3670-3676页

作者：李艳萍徐静平陈卫兵许胜国季峰华中科技大学电子科学与技术系武汉430074

通过数值方法求解泊松方程和薛定谔方程的自洽解,提出了考虑量子效应时不同于经典理论的阈值条件,并得出了精确的一维阈值电压模型,模拟结果与实验十分符合.在此基础上,基于准二维泊松方程,通过考虑短沟道效应和量子效应,建立了较为精... 详细信息

通过数值方法求解泊松方程和薛定谔方程的自洽解,提出了考虑量子效应时不同于经典理论的阈值条件,并得出了精确的一维阈值电压模型,模拟结果与实验十分符合.在此基础上,基于准二维泊松方程,通过考虑短沟道效应和量子效应,建立了较为精确的适合于小尺寸MOSFET的量子修正阈值电压模型,模型同样适用于(超)深亚微米高k栅介质MOSFET电特性的模拟和结构参数的设计.

关键词：阈值电压量子效应短沟道效应高k栅介质

具有poly-Si_(1-x)Ge_x栅的应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压漂移模型研究

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物理学报 2014年第23期63卷 284-289页

作者：刘翔宇胡辉勇张鹤鸣宣荣喜宋建军舒斌王斌王萌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变S... 详细信息

针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分对等效氧化层厚度的影响.研究了应变Si Ge PMOSFET热载流子产生的机理及其对器件性能的影响,以及引起应变Si Ge PMOSFET阈值电压漂移的机理,并建立了该器件阈值电压漂移模型,揭示了器件阈值电压漂移随电应力施加时间、栅极电压、polySi1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分的变化关系.并在此基础上进行了实验验证,在电应力施加10000 s时,阈值电压漂移0.032 V,与模拟结果基本一致,为应变Si Ge PMOSFET及相关电路的设计与制造提供了重要的理论与实践基础.

关键词：应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管 poly-Si1-xGex栅热载流子阈值电压

单Halo全耗尽应变Si绝缘硅金属氧化物半导体场效应管的阈值电压解析模型

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物理学报 2013年第10期62卷 428-433页

作者：辛艳辉刘红侠范小娇卓青青西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

为了改善金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的短沟道效应(SCE)、漏致势垒降低(DIBL)效应,提高电流的驱动能力,提出了单Halo全耗尽应变硅绝缘体(SOI)MOSFET结构,该结构结合了应变Si,峰值掺杂Halo结构,SOI三者的优点.通过求解二维泊松方程... 详细信息

为了改善金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的短沟道效应(SCE)、漏致势垒降低(DIBL)效应,提高电流的驱动能力,提出了单Halo全耗尽应变硅绝缘体(SOI)MOSFET结构,该结构结合了应变Si,峰值掺杂Halo结构,SOI三者的优点.通过求解二维泊松方程,建立了全耗尽器件表面势和阈值电压的解析模型.模型中分析了弛豫层中的Ge组分对表面势、表面场强和阈值电压的影响,不同漏电压对表面势的影响,Halo掺杂对阈值电压和DIBL的影响.结果表明,该新结构能够抑制SCE和DIBL效应,提高载流子的输运效率.

关键词：应变Si 阈值电压短沟道效应漏致势垒降低

界面态电荷对6H碳化硅N沟MOSFET阈值电压和跨导的影响

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物理学报 2002年第4期51卷 771-775页

作者：汤晓燕张义门张玉明西安电子科技大学微电子研究所西安710071

针对界面态密度在禁带中的不均匀分布 ,并且考虑到碳化硅材料中杂质的不完全离化 ,分析了界面态电荷对N沟 6H碳化硅MOSFET阈值电压和跨导的影响 .结果显示界面态密度的不均匀分布不仅使阈值电压增大 ,而且还会导致器件跨导变低。

关键词：碳化硅界面态电荷阈值电压跨导界面态密度 MOS器件金属-氧化物-半导体场效应器件

考虑量子化效应的MOSFET阈值电压解析模型

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物理学报 2005年第2期54卷 897-901页

作者：代月花陈军宁柯导明孙家讹安徽大学电子科学与技术学院合肥230039

根据改进后的三角势阱场近似 ,并考虑量子化效应 ,提出了一种基于物理的阈值电压解析模型 ,给出了MOSFET的阈值电压解析表达式 ,并与经典理论和数值模拟结果进行了比较 .

关键词：阈值电压 MOSFET 量子化解析模型解析表达式经典理论势阱近似数值模拟物理

考虑背栅电流的DSOI MOSFET阈值电压模型研究

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原子能科学技术 2021年第12期55卷 2224-2230页

作者：王可为卜建辉韩郑生李博黄杨罗家俊赵发展中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院硅器件重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100029

当全耗尽的DSOI NMOS器件受到高总剂量辐射或高背栅电压的影响时,器件阈值电压与背栅电压的关系不再满足单一的线性关系。器件阈值电压与背栅电压之间的耦合机制会在背栅界面从耗尽型过度到强反型后改变,已有的模型不足以描述改变后的... 详细信息

当全耗尽的DSOI NMOS器件受到高总剂量辐射或高背栅电压的影响时,器件阈值电压与背栅电压的关系不再满足单一的线性关系。器件阈值电压与背栅电压之间的耦合机制会在背栅界面从耗尽型过度到强反型后改变,已有的模型不足以描述改变后的耦合机制。为解决这一问题,本文提出了一种考虑背栅电流影响的阈值电压模型。使用此模型,针对DSOI NMOS器件在受到高总剂量辐射或高背栅电压条件下器件阈值电压与背栅电压的耦合关系,可获得良好的拟合结果。

关键词： DSOI FDSOI 总剂量效应阈值电压背栅电压