新型多柵MOSFET解析模型與數(shù)值仿真研究.pdf

1、隨著器件尺寸的不斷縮小，器件的小尺寸效應(yīng)越來越嚴(yán)重，傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)MOSFET已經(jīng)達(dá)到其物理極限。為了克服短溝道效應(yīng)，出現(xiàn)了很多新型的器件結(jié)構(gòu)，如雙柵、三柵、鰭柵、圍柵器件。Intel的FinFET技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，多柵器件柵極對(duì)溝道有更好的控制，能有效抑制短溝道效應(yīng)(SCE)和漏極勢(shì)壘降低效應(yīng)(DIBL)，是未來器件的發(fā)展方向。集約模型作為連接電路設(shè)計(jì)和器件制造的橋梁，起著重要的作用。對(duì)新型MOSFET進(jìn)行建模與仿真研究有著重要的現(xiàn)實(shí)

2、意義。本文分別對(duì)SOI FinFET、無結(jié)圍柵MOSFET以及雙材料雙柵器件進(jìn)行了建模與仿真研究。為器件建立了電勢(shì)、閾值電壓、亞閾值擺幅等模型，研究了器件物理參數(shù)對(duì)性能的影響。研究了SCE和D1BL與器件結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。對(duì)器件的小型化帶來的問題進(jìn)行了分析和討論。
　　本文首先對(duì)雙柵和三柵、SOI和bulk兩組FinFET類型進(jìn)行了對(duì)比仿真研究。建立了SOI FinFET的電勢(shì)模型和閾值電壓模型。通過與Sentaurus Sdevi

3、ce3-D仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了模型的正確性。討論了器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)閾值電壓的影響。分析了短溝道效應(yīng)和DIBL效應(yīng)。建立了FinFET的亞閾值電流模型和亞閾值擺幅模型。討論了器件亞閾值特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，亞閾值特性和硅條寬度Win密切相關(guān)。
　　第二部分主要研究無結(jié)圍柵MOSFET。為其建立了電勢(shì)、閾值電壓、亞閾值擺幅、DIBL模型。通過與Medici仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了模型的正確性。討論了無結(jié)圍柵MOSFET的圓柱半徑、溝道摻雜

4、對(duì)器件特性的影響。分析討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)閾值電壓、亞閾值擺幅、DIBL等的影響。
　　第三部分研究雙材料雙柵器件，為其建立了電勢(shì)和亞閾值擺幅模型。通過和Medici仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了模型的正確性。
　　本論文通過對(duì)三種不同的新型多柵器件進(jìn)行建模與仿真研究，詳細(xì)的分析了器件物理特性以及引起器件特性變化的因素。建立的解析模型能有效的反映器件的物理特性，有著一定的應(yīng)用價(jià)值。新型多柵器件是未來器件發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)多柵器件的建模與仿