單軸應變硅MOS器件柵電流研究.pdf

1、Si基應變材料(應變Si、應變SiGe)能提高載流子遷移率，已經(jīng)成為高速/高性能半導體器件和集成電路的研究重點。柵電流對器件和集成電路的影響至關(guān)重要，而關(guān)于應變硅器件柵電流研究較少。因此，本文主要研究應變SiMOS器件柵電流。
　　 首先，分析了柵泄漏電流的產(chǎn)生機制。基于載流子縱向輸運機制，結(jié)合柵泄漏電流的主要構(gòu)成，分析表明柵泄漏電流主要由載流子的柵隧穿和熱發(fā)射引起。對于柵隧穿，現(xiàn)在MOS器件的柵介質(zhì)厚度已小于3nm，故主要的隧

2、穿機制是直接隧穿。對于載流子的熱發(fā)射，主要由熱載流子效應引起。
　　 然后，從量子力學機制出發(fā)，建立了單軸應變硅隧穿柵電流模型，得到柵隧穿電流與器件結(jié)構(gòu)參數(shù)、偏置電壓以及應力的關(guān)系，并利用Matlab軟件對該模型進行仿真。仿真分析結(jié)果與單軸應變硅nMOSFETs的實驗結(jié)果吻合較好，表明該模型可行。同時與具有相同條件的雙軸應變硅nMOSFETs的實驗結(jié)果相比，隧穿電流更小，從而表明單軸應變硅器件在柵隧穿方面具有優(yōu)勢。
　　

3、 最后，從熱載流子效應以及幸運熱載流子模型出發(fā)，建立了單軸應變硅熱載流子柵電流模型，研究了熱載流子柵電流與器件結(jié)構(gòu)參數(shù)、偏置電壓以及應力的關(guān)系，并利用Matlab軟件對該模型進行仿真。將仿真結(jié)果與體硅器件的熱載流子柵電流實驗結(jié)果進行比較，仿真分析結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好，表明該模型可行。同時，該仿真結(jié)果表明單軸應變硅器件的熱載流子柵電流比體硅器件的柵電流小，并具有較好的熱載流子穩(wěn)定性。在經(jīng)時擊穿(TDDB：time dependent d