无结晶体管阈值电压模型与新结构.pdf

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4、ngHuiSupervisor:Prof.GuoYufengMarch2015摘要随着半导体技术的不断进步，晶体管特征尺寸已缩短至纳米范畴，当器件沟道长度小于10nm以后，制造沟道PN结的工艺变得更为困难。基于这一问题，沟道和源漏掺杂类型相同的无结晶体管再一次被提出。阈值电压是器件最重要的电学参数，它在器件模拟和电路设计方面都起着举足轻重的作用。本文在简要介绍无结晶体管工作机理和优势的基础上，深入研究了无结晶体管的阈值电压提取方法、模型和新结构。首先，分析总结了9类阈值电压提取方法，分别利用它们提取了不同沟道长度

5、FinFET和纳米线无结晶体管的阈值电压。提取结果表明：不同的阈值电压提取方法的提取结果各不相同，并且有些阈值电压提取方法不适用于提取短沟道器件的阈值电压。其次，通过求解二维泊松方程，建立了长沟道三栅无结晶体管的亚阈值区电势模型，在电势模型的求解中首次考虑了埋氧层和衬底偏置的影响，并且也考虑了栅拐角的影响。在此基础上，根据阈值电压的定义，推导出了该器件的阈值电压模型。电势和阈值电压模型的解析结果和三维模拟软件仿真结果吻合良好，验证了模型的准确性。最后，为了减小器件的关态电流和改善器件的关断特性，提出了一种新的双栅

6、无结晶体管结构——PN沟道双栅无结晶体管。和传统的双栅无结晶体管相比，新结构器件可以大大减小器件的关态电流，提高器件的开关电流比。关键词:无结晶体管，阈值电压提取，器件建模，开关电流比IAbstractWiththeadvanceofsemiconductortechnology,thefeaturesizeoftransistorsisshrunktonanometers.Junctionsinchannelarebecomingincreasinglydifficulttomanufactureastheef

7、fectivegatelengthisreducedlessthantennanometers.Tosolvethisproblem,junctionlesstransistorwiththehomogenousdopinginsource-channel-drainpathisbeenproposedagain.Thresholdvoltage,whichisthemostimportantelectricalparameterofdevice,isamajorconcernforbothinthedevice

8、simulationandcircuitdesign.Basedonbriefintroductionoftheworkingmechanismandadvantages,thresholdvoltageextractionmethod,model,andthenewstructureofjunctionlesstransistorshavebeenstudied.Fir