無結圍柵納米線MOSFET的短溝道效應研究

《無結圍柵納米線MOSFET的短溝道效應研究》是依託西安電子科技大學，由李聰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：無結圍柵納米線MOSFET的短溝道效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李聰
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

無結圍柵納米線（JSNW）MOSFET具有工藝簡單，噪聲水平低，亞閾值特性好以及溝道遷移率受柵壓影響小等優點，是目前國際上研究的熱點。然而，隨著器件溝道長度縮小到納米量級，短溝道效應對JSNW MOSFET的影響不能忽略。本課題擬採用理論建模、數值模擬和工藝實驗相結合的方法，研究JSNW MOSFET短溝道效應的物理機理，並建立考慮量子限制效應及遷移率退化效應的二維解析模型，從而分析異質柵（DMG）結構以及橫向非對稱溝道（LAC）結構對JSNW MOSFET器件短溝道效應的影響，進而提出相應的JSNW MOSFET器件結構最佳化方案。此外，為了從實驗角度間接驗證本課題所提出的理論模型及器件結構最佳化方案，擬基於平面體矽工藝製備平面無結MOSFET器件及具有DMG和LAC結構的平面無結MOSFET器件。本課題研究結果將為製備高性能JSMW MOSFET器件奠定理論基礎並提供工藝指導。

結題摘要

無結圍柵納米線具有工藝簡單，噪聲水平低，亞閾值特性好以及溝道遷移率受柵壓影響小等優點，是目前國際上研究的熱點。然而，隨著器件溝道長度縮小到納米量級，短溝道效應對JSNW MOSFET 的影響不能忽略。本課題採用理論建模、數值模擬和工藝仿真相結合的方法，主要研究了研究了無結圍柵納米線MOSFET短溝道效應的物理機理，以及異質柵結構對無結圍柵納米線MOSFET器件特性的影響。通過在圓柱坐標系中求解多段連續的三維泊松方程，得到了無結圍柵納米線MOSFET的溝道電勢分布函式，進而得到相應的閾值電壓模型以及亞閾值電流模型。基於所得解析模型，深入分析了器件結構參數與器件閾值電壓與亞閾值電流特性之間的關係。結果表明，無結圍柵納米線MOSFET的控制柵所占比例越大，等效氧化層厚度及溝道直徑尺寸越小，其閾值電壓特性越好。而通過將異質柵結構引入無結圍柵納米線結構中，不僅可以有效抑制DIBL效應，而且還可以提高器件載流子的輸運效率，有利於提高器件的工作頻率。此外，為了準確分析溝道摻雜濃度與器件特性之間的關係，本課題還研究了源漏耗盡區對無結圍柵納米線MOSFET器件電學特性的影響，並建立了相應的解析模型。為驗證本課題所得解析模型的準確性，將上述模型的結果與三維數值仿真工具ISE TCAD的結果進行了對比，結果表明上述解析模型的結果與ISE TCAD的結果符合得很好。本課題研究結果為製備高性能無結圍柵納米線MOSFET器件奠定了理論基礎並給出了相應的工藝指導。