發(fā)布時間：2020-07-09 06:36

【摘要】：隨著半導(dǎo)體制造工藝水平的提升,集成電路特征尺寸減小至納米級,摩爾定律的發(fā)展進入瓶頸期。為了進一步推動摩爾定律的發(fā)展,提高集成電路集成度和器件性能,研究者們將目光轉(zhuǎn)向了TFET器件。TFET器件的工作原理是載流子帶帶隧穿,由于帶帶隧穿對溫度的依賴甚微,因此避免了熱載流子效應(yīng),使器件的亞閾值擺幅低于60mV/dec。除此之外,TFET器件關(guān)態(tài)電流小,可以降低靜態(tài)功耗。在關(guān)于TFET的一系列研究中發(fā)現(xiàn)通過改變器件的結(jié)構(gòu)和材料可以獲取更加理想的開態(tài)電流、關(guān)態(tài)電流、亞閾值擺幅及開關(guān)電流比,使器件整體性能得到更進一步的提升。本文以Ge基n型TFET為研究對象,探討了常規(guī)TFET的基本工作原理及隧穿幾率的影響因素,對具有n+pocket層的n型TFET結(jié)構(gòu)和新型無結(jié)Ge基輕摻雜漏區(qū)(LDD區(qū))n型TFET結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。首先提出了具有n+pocket層的n型TFET結(jié)構(gòu),由于n+pocket層和源區(qū)形成的突變結(jié)增大了開態(tài)隧穿面積,使TFET開態(tài)電流增大至2.25×10~(-4)A/μm。在n+pocket層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,保持開態(tài)電流不變,提出了DMDT-DGTFET和HCDMDT-DGTFET結(jié)構(gòu)以進一步降低關(guān)態(tài)電流。前者通過增大靠近溝道-漏區(qū)側(cè)柵氧化層厚度降低了關(guān)態(tài)隧穿區(qū)域電場從而使關(guān)態(tài)電流降低至1×10~(-10) A/μm;后者在前者的基礎(chǔ)上采用異質(zhì)溝道,使關(guān)態(tài)電流降低至2.6×10~(-12)A/μm,SS下降至39.2 mV/dec,開關(guān)電流比增大至1.1×10~8。其次,建立了具有n+pocket層的n型TFET結(jié)構(gòu)的閾值電壓模型,仿真分析了柵氧化層介電常數(shù)?_(ox)、Ge層厚度T_(Ge)、漏源電壓V_(ds)、柵氧化層長度L_g與閾值電壓之間的關(guān)系,并驗證理論推導(dǎo)結(jié)果和仿真結(jié)果一致。接著,提出了一種新型無結(jié)Ge基輕摻雜漏區(qū)(LDD區(qū))n型TFET結(jié)構(gòu)。采用與具有n+pocket層的n型TFET結(jié)構(gòu)類似的研究方法,優(yōu)化了器件摻雜濃度、柵極厚度等物理參數(shù)。基于該結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果顯示,其開態(tài)電流I_(on)為5.5×10~(-5)A/μm。和常規(guī)Ge基n型TFET相比,該無結(jié)器件開態(tài)電流I_(on)增大至6×10~(-5)A/μm;同時,也使帶帶隧穿的有效面積有所增大,因此,LDD區(qū)具有改善Ge基n型TFET性能的關(guān)鍵作用。最后,對無結(jié)Ge基n型TFET在溝道區(qū)(N_D)和LDD(N_(LDD))區(qū)不同摻雜濃度下的開態(tài)電流I_(on)、關(guān)態(tài)電流I_(off)進行了對比分析。結(jié)果顯示,優(yōu)化后的N_D和N_(LDD)分別選1×10~(18)cm~(-3)和1×10~(17)cm~(-3)時關(guān)態(tài)電流I_(off)相對減小一個數(shù)量級;斜柵氧化層結(jié)構(gòu)能夠抑制柵致漏電流效應(yīng),該結(jié)構(gòu)使亞閾值擺幅SS降低至46.2 mV/dec,開態(tài)電流I_(on)=4.05×10~(-5)A/μm,開關(guān)電流比為5.7×10~6。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN386
【圖文】：

IC產(chǎn)業(yè)隨智能時代的需求和發(fā)展

2圖 1.2 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額及每年增長趨勢世紀(jì)中期，第一代計算機的誕生標(biāo)志著人類文明發(fā)展進入一個新紀(jì)元，入嶄新的信息時代。科學(xué)技術(shù)是促使人類社會發(fā)展前進的唯一途徑，隨信息時代的發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活工作學(xué)習(xí)方式也發(fā)生了翻天覆地的變的發(fā)展主要是以電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和突破為標(biāo)志，電子信息產(chǎn)業(yè)主要、新材料技術(shù)、空間技術(shù)、生物工程技術(shù)等各大領(lǐng)域[4]。近段時間，“人詞廣泛地吸引著各國投資者的眼球，至此人類社會又迎來了人工智能 AI能的發(fā)展將會對人類的生活方式帶來巨大的方便，最大程度的解放人力

第一章 緒論人們享受更加優(yōu)越的生活方式。雖然人工智能備受世界各領(lǐng)域研究者們的關(guān)注和，但是人工智能是否能夠按研究者們的預(yù)期實現(xiàn)，在很大程度上受智能芯片的約限制。從圖 1.2 全球半導(dǎo)體銷售額變化圖可以看出集成電路芯片在信息時代所占越來越大，所以對半導(dǎo)體器件的創(chuàng)新和探索刻不容緩。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 趙青云;于寶旗;蘇麗娜;顧曉峰;;短溝道三材料柱狀圍柵MOSFET的解析模型[J];固體電子學(xué)研究與進展;2015年04期

2 代月花;陳軍寧;柯導(dǎo)明;;攝動法研究納米MOSFETs亞閾值特性[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2007年02期

3 孟雨;王晶;王高峰;;一種新型石墨烯條帶隧穿場效應(yīng)管[J];杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2018年02期

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1 崔詩敏;新型Ge基TFET關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

本文編號：2747091