本文選題：雙材料柵　切入點(diǎn)：FinFET　出處：《南京郵電大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：互補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)器件尺寸進(jìn)入深亞微米以后,傳統(tǒng)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的短溝道效應(yīng)(Short Channel Effects,SCEs)造成的器件性能退化越來(lái)越嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外提出了許多新的器件結(jié)構(gòu)和改進(jìn)方法來(lái)抑制器件的短溝道效應(yīng),提高器件的性能和工作效率。其中雙材料柵(Dual Material Gate,DMG)結(jié)構(gòu)和雙介質(zhì)(Dual Insulator,DI)柵結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變溝道內(nèi)的電勢(shì)和電場(chǎng)分布的方法,能夠同時(shí)抑制短溝道效應(yīng)和提升載流子輸運(yùn)效率的新結(jié)構(gòu)。本論文將DMG結(jié)構(gòu)應(yīng)用于體硅魚(yú)鰭型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Bulk-Fin Field-Effect Transistor,Bulk-FinFET)結(jié)構(gòu),提出了一種新的器件結(jié)構(gòu)DMG-Bulk-Fin FET。并且用三維仿真軟件DAVINCI模擬比較了新結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的體硅FinFET結(jié)構(gòu)的性能,驗(yàn)證了新結(jié)構(gòu)的可行性以及比起傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在抑制漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)(Drain-Induced-Barrier-Lowering,DIBL),提高輸出電流和跨導(dǎo)等性能方面的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)比較DMG結(jié)構(gòu)的兩種材料柵長(zhǎng)比例和功函數(shù)差值這兩個(gè)重要參數(shù)對(duì)器件各方面性能的影響,設(shè)計(jì)了DMG結(jié)構(gòu)應(yīng)用在體硅FinFET上時(shí)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本論文還求解了雙介質(zhì)雙柵MOSFET(Dual Insulator-Double Gate MOSFET,DI-DG MOSFET)結(jié)構(gòu)的表面電勢(shì)模型。在電勢(shì)模型的基礎(chǔ)上,利用閾值電壓的物理意義給出了閾值電壓的求解方程,并解得通用的閾值電壓表達(dá)式和長(zhǎng)溝閾值電壓表達(dá)式。比較二維仿真軟件MEDICI的模擬結(jié)果和模型解析結(jié)果,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。分析了DI-DG MOSFET器件的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)DI-DG MOSFET器件的溝道表面電勢(shì)和閾值電壓的影響。
[Abstract]:At home and abroad, many new device structures and improved methods have been proposed to suppress the short channel effect and improve the performance and efficiency of the devices.The dual Material gouge structure and the dual insulator DIG structure are new structures which can suppress the short channel effect and improve the carrier transport efficiency simultaneously by changing the electric potential and electric field distribution in the channel.In this paper, the DMG structure is applied to bulk fin type field effect transistor Bulk-Fin Field-Effect transistork-FinFETs, and a new device structure, DMG-Bulk-Fin FETs, is proposed.The performance of the new structure is compared with that of the traditional bulk silicon FinFET structure by using the 3D simulation software DAVINCI.The feasibility of the new structure is verified and the advantages of the new structure in suppressing the leakage barrier reduction effect and improving the output current and transconductance are verified.By comparing the effects of the two important parameters of gate length ratio and power function difference of DMG structure on the performance of the device, the optimal structural parameters of DMG structure applied to bulk silicon FinFET are designed.The surface potential model of dual-dielectric double-gate MOSFET(Dual Insulator-Double Gate MOSFETs DI-DG MOSFETs is also solved in this paper.Based on the potential model, the solution equation of threshold voltage is given by using the physical meaning of threshold voltage, and the general expression of threshold voltage and the expression of long channel threshold voltage are obtained.The accuracy of the model is verified by comparing the simulation results of the two dimensional simulation software MEDICI with the analytical results of the model.The influence of different structure parameters of DI-DG MOSFET device on channel surface potential and threshold voltage of DI-DG MOSFET device is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN386

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本文編號(hào)：1707130