使用sentaurustcad软件设计与仿真018μmh栅p—wellsoimosfet器件

《使用sentaurustcad软件设计与仿真018μmh栅p—wellsoimosfet器件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、使用SentaurusTCAD软件设计与仿真0.18umH栅P—WellSOIMOSFET器件【摘要】绝缘体上硅(SiliconOnInsulator,简称SOI)以其独特的材料结构有效克服了体硅材料的不足,使其在能够成功应用于辐照恶劣环境中。本文使用SentaurusTCAD软件中的SDE(SentaurusStructureEditor)工具设计一个0.18umH栅P-WellSOIMOSFET器件结构，并且运用SentaurusTCAD软件中的SentaurusDevice工具进行器件特性仿真，使用INSPECT和TECPLOT_SV工具查看仿真结果并得到设计的器件的阈值电压(Vth=l

2、.104V)和饱和电流(Idsat=3.121E-4A)。【关键词】S0I；P-WellMOSFET；H栅；SentaurusTCAD1.引言近年来全球范围内出现了新一轮的太空探索热潮，世界各主要航天大国相继出台了一系列雄心勃勃的航天发展规划。空间技术的迅猛发展，使各种电子设备已经广泛应用于人造卫星、宇宙飞船等设备中，在天然空间辐射环境中往往因经受空间辐射而导致性能降低或失灵，甚至最终导致卫星或空间飞行器灾难性后果。因此，必须在辐照恶劣环境中的电子设备使用抗辐射的电子元器件。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，降低了源漏极电容、消除了闩锁效应、改

3、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[1],因此，SOI技术能够成功地应用于抗辐射领域，其被国际上公认为"二•■一世纪的硅集成电路技术”。SOI与体硅MOS器件结构的比较如图1所示。图1体硅器件和SOI器件基本结构的比较通常根据在绝缘体上的硅膜厚度将SOI分成薄膜全耗尽FD(FullyDepleted)结构和厚膜部分耗尽PD(PartiallyDepleted)结构。本论文中设计的SOIMOS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”[2],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

4、FDSOI应该是非常有前景的SOI结构。因此，对SOIMOS器件进行研究具有十分重要的意义。本论文将设计一个0.18umH栅P-WellSOIMOS器件并对该器件进行电学特性仿真，通过仿真获取阈值电压和饱和电流这两个重要参数。1.设计0.18UmH栅P-WellSOIMOSFET整个设计流程为：首先，使用SentaurusStructureEditor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SentaurusStructureEditor工具中的网格生成工具Mesh设置器件的网格参数；最后使用SentaurusDevice工具仿真器件的电学特性并测试。在这一部分，我将通过

5、上述流程来设计一个0.18PmH栅P-WellSOIM0SFET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0.2um厚度的硅衬底，硅衬底上画一层0.1511m厚度的绝缘氧化层，再在绝缘氧化层上画一层0.1卩m厚的硅层（即顶硅层）；然后，在顶硅上放置一层0.00511m厚度的氧化层，氧化层上放置一层宽度为0.18mn,厚度为0.04Hm的多晶硅栅层；最后，在栅的周围放置侧墙并定义接触点［3］。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lE+llcm-3的硼粒子来形成P-

6、Wello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。表1源漏极注入粒子类型和参数粒子类型Arsenic峰值剂量1.02E+15cm-3峰值位置-0.1um扩散长度0.05um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

7、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，晶体管或则二极管）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。1.结果和分析0.18umH#P-WellSOIM0SFET器件的结构和器