以下哪些措施可以改善mosfet的热载流子注入效应效应

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-09-04 05:04 标签： 霍尔效应载流子迁移率
& & 绝缘体上硅与体硅器件相比较，其独特的绝缘层把器件和衬底隔开，减轻了衬底对器件的影响，降低了源漏极、消除了闩锁效应、改善了短沟道效应以及热载流子效应、提高了抗辐照性能等等，因此，技术能够成功地应用于抗辐射领域，其被国际上公认为&二十一世纪的硅技术&.SOI与体硅MOS器件结构的比较如图1所示。
& & 通常根据在绝缘体上的硅膜厚度将SOI分成薄膜全耗尽FD(Fully Depleted)结构和厚膜部分耗尽PD(Partially Depleted)结构。本论文中设计的SOI MOS器件是薄膜全耗尽结构的，这是因为薄膜SOI结构的器件由于硅膜的全部耗尽完全消除&翘曲效应&,且这类器件具有低电场、高跨导、良好的短沟道特性和接近理想的亚阈值斜率等优点。因此薄膜全耗尽FI应该是非常有前景的SOI结构。
& & 因此，对SOI MOS器件进行研究具有十分重要的意义。本论文将设计一个0.18&mH栅P-Well SOI MOS器件并对该器件进行电学特性仿真，通过仿真获取阈值和饱和这两个重要参数。
& & 2.设计0.18&mH栅P-Well SOI
& & 整个设计流程为：首先，使用SentaurusStructure Editor工具编辑器件的基本结构和设定注入粒子的类型和剂量;然后，在使用Sentaurus Structure Editor工具中的网格生成工具Mesh设置器件的网格参数;最后使用Sentaurus Deve工具仿真器件的电学特性并测试。在这一部分，我将通过上述流程来设计一个0.18&mH栅P-Well SOI MOSFET器件。
& & 对于器件结构的设计，器件结构的X和Y轴范围分别为[-0.3,0.3]和[-0.3,0.3],Z轴的范围为下面过程中设置的厚度的总和。
& & 首先，画一层0.2&m厚度的硅衬底，硅衬底上画一层0.15&m厚度的绝缘氧化层，再在绝缘氧化层上画一层0.1&m厚的硅层(即顶硅层);然后，在顶硅上放置一层0.005&m厚度的氧化层，氧化层上放置一层宽度为0.18&m,厚度为0.04&m的多晶硅栅层;最后，在栅的周围放置侧墙并定义接触点。
& & 经过上述过程，器件的基本结构已经完成。下面，往顶硅中注入剂量为1E+11cm-3的硼粒子来形成P-Well.在对源漏极进行注入粒子之前，需要先定义粒子注入的窗口，然后，设置注入粒子类型、峰值剂量、峰值位置和扩散长度。源漏极注入粒子参数如表1所示。
& & 器件的结构和掺杂粒子的一些参数已经设置好，现在需要做的工作就是设置网格，这里设置了三个部分的网格，全局网格、顶硅层部分的网格和沟道处的网格。设置沟道处网格是因为仿真器件的电学特性时，粒子的传输主要是在沟道处，在沟道处设置合理的网格不仅会提高仿真精度，也能优化仿真速度。
& & 设置完网格后，就可以通过生成网格把器件结构，掺杂信息，网格信息集成到一个网格文件中，进行器件电学特性仿真时需要用到这个文件。
& & 器件的电学特性仿真，可以理解为半导体器件(比如，或则)电学特性的虚拟测试。器件被看作为有限网格点构成的结构，结构中的每个点都包含着金属类型、掺杂粒子类型和浓度等属性。对于每个点，载流子浓度、电流密度、电场强度、电子空穴对的生成和复合速率等都要进行计算。
& & 3.结果和分析
& & 0.18&mH栅P-Well SOI MOSFET器件的结构和器件特性仿真如图2到图7所示。使用INSPECT工具显示器件电学特性曲线，TECPLOT_SV工具显示器件结构。这两个工具都在Sentaurus TCAD软件中。
& & 图2和图3所示分别显示了生成网格之前的器件结构和生成网格之后的最终器件结构。图中显示的有花纹的界面代表的是源极、漏极、栅极、衬底的接触点，这些接触点是为了器件特性仿真设置电压参数的。图中凹的地方是源极和漏极，凸的地方是H形栅极;按从上到下的顺序看，下面3层结构分别为顶硅、绝缘氧化层、衬底。
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MOSFET器件热载流子效应SPICE模型
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纳米级MOSFET衬底电流的偏置依赖性建模
衬底电流是纳米级MOSFET电学性质分析的重要基础,也是集成电路设计的先决条件.建立精确的衬底电流模型是分析MOSFET器件及电路可靠性和进行电路设计所必需的.基于热载流子效应建立了一个常规结构纳米级MOSFET衬底电流的解析模型,并将模型的仿真结果与实验结果相比较,验证了模型的准确性.同时对衬底电流与沟道长度和偏置电压的关系进行了分析研究,结果表明,衬底电流具有显著的沟道长度与偏置依赖性.
Wang Dandan
作者单位：
西南科技大学信息工程学院,四川绵阳,621010
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