鐵電負電容晶體管的亞閾值斜率可低于60mV/dec的理論極限,是未來突破晶體管工作電壓V_DD和功耗的關(guān)鍵技術(shù)之一。自2008年鐵電負電容晶體管的概念被提出以來,該晶體管因簡單的器件結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學性能而一直受到業(yè)界學者的廣泛關(guān)注。相比傳統(tǒng)晶體管,負電容晶體管應用于低功耗電路具有兩大優(yōu)勢:（1）亞閾值斜率可低于60mV/dec,降低電路工作電壓的同時開關(guān)電流比不下降,靜態(tài)泄露電流不增加;（2）器件尺寸更小,減小電路面積。然而,這種基于具有負電容特性鐵電材料的晶體管,目前仍面臨負電容的不穩(wěn)定性、鐵電翻轉(zhuǎn)對其性能的影響、精確模型欠缺等一系列問題。首先,本文研究分析了負電容的物理機理和數(shù)學模型,利用TCAD軟件仿真了鐵電負電容的瞬態(tài)響應,研究了鐵電材料種類和參數(shù)對器件性能的影響。另外,本文通過仿真測定了負電容的滯回曲線,可以使用該曲線和實驗數(shù)據(jù)擬合得到精確的負電容模型參數(shù)。其次,本文還研究設(shè)計了一種雙柵鐵電負電容晶體管器件,利用Sentaurus生成了該器件的三維結(jié)構(gòu),并仿真與研究了其電學性能,仿真結(jié)果證實在雙柵負電容晶體管溝道長度為40nm時,鐵電電容與氧化層電容的疊柵... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 負電容晶體管研究背景與意義
    1.2 負電容晶體管的研究熱點及現(xiàn)狀
        1.2.1 負電容晶體管的電學性能仿真
        1.2.2 鐵電負電容晶體管的工藝集成研究進展
        1.2.3 鐵電材料研究進展
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容安排
第二章 鐵電負電容物理機理研究
    2.1 鐵電體
    2.2 鐵電體的自發(fā)極化
    2.3 鐵電體的電滯回線
    2.4 鐵電負電容的LGD物理模型
    2.5 鐵電負電容的混合仿真
        2.5.1 鐵電負電容現(xiàn)象的仿真
        2.5.2 鐵電負電容觀測與脈沖電壓幅值的關(guān)系
        2.5.3 鐵電負電容觀測與串聯(lián)電阻阻值的關(guān)系
        2.5.4 鐵電負電容滯回曲線與內(nèi)耗電阻ρ的關(guān)系
    2.6 本章小結(jié)
第三章 雙柵負電容晶體管的器件研究
    3.1 傳統(tǒng)雙柵晶體管的基本結(jié)構(gòu)
    3.2 傳統(tǒng)雙柵晶體管的轉(zhuǎn)移特性
    3.3 雙柵鐵電負電容晶體管的基本結(jié)構(gòu)
    3.4 雙柵鐵電負電容晶體管的轉(zhuǎn)移特性
    3.5 雙柵鐵電負電容晶體管的亞閾值擺幅
    3.6 本章小結(jié)
第四章 SOI負電容晶體管的建模和仿真
    4.1 SOI晶體管器件結(jié)構(gòu)與性能
    4.2 負電容材料的選取
    4.3 負電容晶體管設(shè)計中電容匹配理論
    4.4 SOI基體晶體管、鐵電層電容和氧化層電容
    4.5 鐵電電容厚度對SOI負電容晶體管性能的影響
    4.6 氧化層厚度對SOI負電容晶體管性能的影響
    4.7 SOI負電容晶體管的亞閾值擺幅和電壓放大作用
    4.8 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]超低功耗集成電路技術(shù)[J]. 張興,杜剛,王源,劉曉彥.  中國科學:信息科學. 2012(12)

博士論文
[1]納米圍柵MOSFET器件研究[D]. 李聰.西安電子科技大學 2011

碩士論文
[1]負電容PZT鐵電場效應晶體管的物理模型與性能優(yōu)化[D]. 王江.湘潭大學 2017
[2]Si摻雜HfO2鐵電薄膜的可靠性研究[D]. 關(guān)燕.大連理工大學 2016
[3]SOC低功耗物理設(shè)計中電源網(wǎng)絡(luò)分析與研究[D]. 姜龍.南京理工大學 2013



本文編號：3712233