超薄HfO2柵MOS結(jié)構(gòu)C-V和I-V模擬.pdf

1、由于HfO2相對(duì)高的介電常數(shù)和熱穩(wěn)定性,它已經(jīng)成為一種有吸引力的高K材料,但是實(shí)驗(yàn)上證實(shí)HfO2和襯底Si的界面有高界面態(tài),可能影響器件的性能。同時(shí)HfO2和襯底Si之間的介電常數(shù)的不匹配,導(dǎo)致在界面附近有鏡像勢(shì)的作用,對(duì)于超薄HfO2柵nMOS結(jié)構(gòu),強(qiáng)反型狀態(tài)下電子狀態(tài)時(shí)常是研究的重點(diǎn),這時(shí)電子之間的交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)是較強(qiáng)的,為了較為準(zhǔn)確的模擬nMOS的準(zhǔn)靜電容與外電壓之間的關(guān)系,本文中在包含交換關(guān)聯(lián)效應(yīng)和鏡像力效應(yīng)的有效質(zhì)量理論下,考慮

2、量子穿透效應(yīng)和界面態(tài)電荷效應(yīng),再通過(guò)泊松和薛定諤方程的自洽求解,根據(jù)模擬數(shù)據(jù)分析表明,采用的界面態(tài)能級(jí)在禁帶中的分布是合理的,同時(shí)在不同的界面態(tài)密度下HfO2柵nMOS的電容-電壓的關(guān)系。同時(shí)本文也模擬了HfO2柵pMOS結(jié)構(gòu)隧穿電流可能的機(jī)制。在kp近似下的有效質(zhì)量理論的基礎(chǔ)上,提出了三帶模型和單帶模型去研究超薄氧化柵pMOS結(jié)構(gòu)的空穴直接隧穿電流,通過(guò)這兩種模型的對(duì)比發(fā)現(xiàn),有效的單帶模型被采用去模擬空穴隧穿電流是合理的。此外,金屬電