【摘要】：在摩爾定律的指導(dǎo)下,集成電路中MOS器件的柵長(zhǎng)在不斷減小,目前已經(jīng)減小到10nm左右。隨著集成電路中關(guān)鍵尺寸的不斷減小,小尺寸帶來(lái)的許多問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn),如關(guān)態(tài)泄漏電流增大導(dǎo)致的靜態(tài)功耗增加已經(jīng)成為制約集成電路繼續(xù)發(fā)展的主要瓶頸之一。為了延續(xù)摩爾定律,科研人員做了一系列的努力,包括尋找可以替代MOS器件的新型器件�；诹孔铀泶┰淼腡FET由于具有極低的關(guān)態(tài)泄漏電流以及在室溫下可以獲得低于60mV/dec的亞閾值擺幅等優(yōu)點(diǎn),引起了研究人員的極大興趣。隨著對(duì)于TFET研究的深入開(kāi)展,研究人員的關(guān)注點(diǎn)主要集中在改進(jìn)TFET的結(jié)構(gòu)以獲得較大的開(kāi)態(tài)電流和較低的亞閾值擺幅方面。人們已經(jīng)提出了多種新穎的TFET結(jié)構(gòu),如在隧穿區(qū)域使用窄禁帶材料。通過(guò)這種方法減小電子隧穿勢(shì)壘,可以有效增大隧穿幾率,從而提高隧穿電流,但這種方法同時(shí)會(huì)造成TFET的關(guān)態(tài)泄漏電流顯著增大。另一種方法是使用垂直溝道,如U形柵或L形柵結(jié)構(gòu),可以在不增加器件面積的情況下顯著增加隧穿區(qū)域面積,但這種方法會(huì)導(dǎo)致制作TFET的工藝難度顯著增加。提高開(kāi)態(tài)電流的一種比較有效的方法是增強(qiáng)隧穿區(qū)域電場(chǎng),基于這一想法,本論文中提出一種使用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)增強(qiáng)TFET隧穿區(qū)域電場(chǎng)的新型TFET結(jié)構(gòu)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:為了研究造成TFET性能退化的主要原因,分別仿真分析了TFET柵上外加不同偏壓時(shí)的隧穿機(jī)理,發(fā)現(xiàn)縱向TFET源區(qū)尖角處的電場(chǎng)集中會(huì)造成尖角處的隧穿提前開(kāi)啟,從而導(dǎo)致TFET的電流-電壓曲線中出現(xiàn)明顯的臺(tái)階,器件的閾值電壓顯著減小,亞閾值擺幅增大,關(guān)斷窗口減小甚至導(dǎo)致器件無(wú)法關(guān)斷。為了分析各種結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)本文中提出的GFP-TFET的電學(xué)性能的影響,分別仿真了器件尺寸、摻雜濃度、外延區(qū)摻雜類型、金屬電極功函數(shù)以及介質(zhì)材料相對(duì)介電常數(shù)對(duì)器件性能參數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)改變介質(zhì)材料相對(duì)介電常數(shù)和金屬電極功函數(shù)可以調(diào)節(jié)外延區(qū)和本征區(qū)的電場(chǎng)分布,從而達(dá)到抑制源區(qū)尖角處的隧穿的目的。針對(duì)GFP-TFET中存在的一些問(wèn)題,本論文中提出了兩種有效的解決方案。在縱向TFET中普遍存在的源區(qū)尖角處隧穿提前開(kāi)啟的問(wèn)題可以通過(guò)使用截角TFET結(jié)構(gòu)來(lái)避免。外延區(qū)使用SiGe材料可以有效提高開(kāi)態(tài)電流并獲得較低的平均亞閾值擺幅,同時(shí)對(duì)雙極電流幾乎沒(méi)有影響。
【圖文】：

商用集成電路中最小柵長(zhǎng)與商品器件出現(xiàn)年份的關(guān)系

WooYoungChoi等人提出的TFET的結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN386

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5 任茂賓,王宇新,許莉;燃料電池流場(chǎng)板新材料的研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2002年09期

6 張秀;張志函;;近場(chǎng)板在無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年06期

7 王冬冬;劉果果;劉丹;李誠(chéng)瞻;劉新宇;和致經(jīng);;X波段AlGaN/GaN HEMTs Γ柵場(chǎng)板結(jié)構(gòu)研究[J];電子器件;2008年06期

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本文編號(hào)：2647109