三柵場效應(yīng)晶體管(FinFET)電學(xué)特性的建模與仿真.pdf

1、李名復(fù)黃大鳴胡光喜教授教授副教授指導(dǎo)小組成員復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)系復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)系復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)系復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，場效應(yīng)晶體管的尺寸已經(jīng)縮短到了納米尺度，電路的功耗問題、“短溝道效應(yīng)”和器件中的量子效應(yīng)成為制約集成電路發(fā)展的主要因素。為了降低電路的功耗并能夠更好的抑制“短溝道效應(yīng)”，InGaAs三柵場效應(yīng)晶體管(FinFET)成為國際上的一個研究熱點。InGaAs材料的電子遷移率大約比Si材料的電子遷移

2、率高一個數(shù)量級，雖然國際上對SiFinFET已經(jīng)做過很多研究工作，但是對InGaAsFinFET的導(dǎo)電模型，國際上仍然缺乏系統(tǒng)的了解。本論文針對n型Ino53Gao47AsFinFET的導(dǎo)電模型展開研究。論文第一章介紹了國際上半導(dǎo)體器件的發(fā)展趨勢以及三柵場效應(yīng)晶體管和InGaAs場效應(yīng)晶體管的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題。第二章在考慮器件溝道中電子的量子效應(yīng)和準(zhǔn)彈道散射的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了Inos3Gao47AsFinFET的導(dǎo)電模型，提

3、出了適用于三柵場效應(yīng)晶體管的量子電容模型。第三章給出了Ino53Gao47AsFinFET電學(xué)特性的實驗測量結(jié)果，通過測量結(jié)果與器件模型的仿真結(jié)果比較，獲得了電子的有效遷移率和相關(guān)的散射參數(shù)。最后一章(第四章)給出了論文工作的總結(jié)與展望。本論文的主要研究結(jié)果有：(1)發(fā)現(xiàn)對于三柵尺度HFin／VVFin為40／40nm的Inos3Gao47AsFinFET，器件開啟時(VgVlh)溝道中的電子是分布在整個Fin中的(體反型)，而不是集中

4、在溝道中靠近柵的表面處(面反型)。(2)建立了考慮多子能級和準(zhǔn)彈道散射的導(dǎo)電模型和電容模型，得到了器件的源漏電流與柵電壓、源漏電壓和溫度的關(guān)系。(3)通過實驗測量結(jié)果與模型仿真結(jié)果的比較，獲得了器件中電子的有效遷移率和相關(guān)的散射參數(shù)，發(fā)現(xiàn)了電子的有效遷移率隨著溫度上升而上升的反常現(xiàn)象，表明InGaAs／A1203界面處具有較高濃度的陷阱。上述結(jié)果，為深入了解InGaAs／A1203三柵場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電特性提供了新的知識、方法和模型。對