【doc】双栅mosfet的研究与发展

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1、双栅MOSFET的研宄与发展第30卷第5期2000年10月微电子学MicroelectronicsV0I30.N25oct+2000文章标号:1004—33B5(2000)D5_029D4D一双栅MOSFET的研究与发展(东南大学微电子中心.江苏南京/210096)摘要:具冇特殊姑构的双栅MOsFET是一种高速度，低功耗MOSFET器件，符合未来集成电路发展的方向.文章介绍了多种双栅MOSFET的结构，优.，厦近年来国内外对双栅MOsFETAResearchAdvancesofDouble—GateMOSFETSSHENYin—hua,LIWei—hua(MEcroe

2、lectronicsCenter.SogtheastUni〜rslty.NanIing?J毗n210095.P.RChina)Abstract:Doub〜一gateMOSFETisahigh—speed&low—powerdevice?whichisadevelopingtrendfornewICsinthefutureSomenewstructuresofdouble—gateMOSFETsaredescribed.andthekadvantagesarediscussedRecentachievememtsintheresearchofdouble—gat

3、eMOSFETsaAealsointroducedinthepaper-Keywords:Double一gatestructure;MOSFET1SOIEEACC:2560R1引言超大规模集成电路的飞速发展，促进了信息产业的发展.笔记本电脑，个人数字助理PDA等便携式信息产品正向着高速化，微型化的方向发展.巨大的信息处理量所需要的高速，高集成度和功率耗散之间的矛盾日益突出，迫切需要高速,低功耗的超大规模集成电路j80年代中期，国内外开始对新型器件一一双栅MOsFET进行研宂.基本的双栅MOSFET结构以SOI材料和器件结构为基础在器件结构方面，与SOIMOSFET器件

4、相比，双栅MOSFET增强了对导电沟道的控制性能.这是因为普通的sOIMOS-FET的背栅极位于衬底，不利于对导电沟道的控制，双栅MOSFET的背栅极在硅薄膜的底部，从而易于对导电淘道进行控制.在工艺制造方面，虽然双栅MOSFET比普通SOIMOSFET复杂，但是随着工艺水平的不断提高，实现双栅MOSFET的可行性已大大提高.因为双栅MOSFET在高速度，低功耗方而比普通soIMOSFET具有更加优良的性收穆日期:1999—12—27;俸回日期:2000—03—14能，所以，对独立的双栅MOSFET器件的研究越来越受到人们的重视.2双栅MOSFET的结构和工作原理双栅

5、MoSFET是一种类似metal一insulator—silicon一insulator—metal(MISIM)结构的器件，如图1所示它通常使用二氧化硅层作为绝缘层，而用多晶硅栅来代替上下两个金属层，相当于两个’’并联1’的普通MOSFET.这里，以n沟增强型双栅MOSFET为例，说明双栅MOSFET的基本工作原理.与体硅MOSFET类似，在不加栅电压的情况下，投有导电沟道产生，源漏之间没有电流;随着栅电压的逐渐增大，源漏之间开始有较小的漏电流存在;当栅电压进一步增大，达到器件的闽值电压时，器件上卜硅表面形成反型层，即器件在上下硅表面都产生反型沟道，源漏导通，器件工

6、作.在薄膜全耗尽状况下，增加很小的栅电压就会导致表面势急剧增加，在反型层中聚集的载流子增加，使得双栅MOSFET能够获得近乎理想的亚阈值斜率特性.同时，由于双栅MOSFET第5朔沈寅华等:双栅MOSFET的研究与发展工作时存在两个导通沟道，使得其源漏之间电流远远大于普通体硅MOSFET，因此具有较好的驱动能力和频率特性图］双栅MOSFET示意图对于耗尽型双栅MOSFET，当不加栅电压时，上下表面形成沟道，甚至整个硅膜完全成为导电沟道，随着栅电压变化，可使硅膜两边形成耗尽层，电流沟道变窄，最终被两边的耗以层夹断其工作原理类似于JFET适当的设计可以使耗尽型双栅MOSFE

7、T的导电淘道位于硅膜的内部，这时的体内导电沟道中的载流子迁移率为体迁移率，比普通体硅MOSFET表而淘道中的载流于迁移率高，因此，耗以型双栅MOSFET也具有较好的驱动能力和频率特性.3双栅MOSFET的特性双栅MOsFET是一种新型的高速度，低功耗MOSFET.与体硅MOSFET相比，双栅MOsFET具有众多优点ul.5.1优良的亚阈值特性出于双栅MOSFET工怍时是两个沟道同时导通，因此在相同栅电压的情况下，双栅MOSFET的漏源电流比较人，跨导高.在亚阈值范围内，双栅MOsFET的亚闽值斜率特性也比较好1，-•般体硅MOSFET的亚阈值斜率为6