本文關鍵詞：新型隧穿晶體管及半浮柵動態(tài)存儲器的設計與仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著器件尺寸的不斷縮小以及集成電路中晶體管密度的不斷增加,針對新型小尺寸器件的設計和研究也變得更為重要,其中隧穿型晶體管作為低亞閾值擺幅、低功耗的新型器件之一,近年來得到了廣泛的關注。本論文通過設計了幾種新型的器件結(jié)構,使隧穿型晶體管的性能得到優(yōu)化,并研究了隧穿晶體管在新型半浮柵存儲器件中的應用。本文第一部分主要設計并研究了具有U型溝道以及SiGe異質(zhì)結(jié)結(jié)構的新型隧穿晶體管。由于隧穿晶體管與普通MOS器件相比,主要缺陷在于其開啟電流較低,該部分設計了一種凹陷型的U型溝道增大了TFET的線性隧穿電流,從而達到了增大器件開態(tài)總電流的目的。此外,在源極區(qū)域使用窄禁帶的鍺硅材料代替硅材料,可以減小隧穿距離,增大隧穿電流,隨后又通過在SiGe源區(qū)下方加入delta疊層結(jié)構,使得隧穿電流得到了進一步的增大,使得該種結(jié)構的性能可以和普通MOS管相比擬。另外,文中還分別研究了U型TFET和平面型TFET尺寸縮小過程對其性能的影響,由于U型溝道可以增大器件的有效溝道長度,與平面型器件相比具有更好的尺寸微縮前景。本文第二部分主要研究了由隧穿晶體管組成的新型半浮柵存儲器件,以及一種具有U型溝道的改進型結(jié)構。半浮柵存儲器件通過在半浮柵MOS中內(nèi)嵌一個TFET器件,可以在小面積、低功耗的情況下實現(xiàn)存儲單元的讀寫功能,操作電壓與普通DRAM相比也可以得到降低。文中還通過將浮柵下方的水平溝道改進為凹陷U型,改善了小尺寸時器件的短溝道效應,使器件尺寸可以得到進一步的縮小。文中還通過仿真對該存儲器件操作時的電學原理進行分析,并通過對比U型溝道器件與平面器件隨著尺寸減小時電學性能的變化,體現(xiàn)出U型溝道所帶來的的優(yōu)勢。文中提出了兩種對U型半浮柵器件的優(yōu)化方法,其一是通過在漏區(qū)下方加入高摻雜層來減小保“1”狀態(tài)保持時的漏電,其二是通過溝道局部注入對浮柵MOS的閾值電壓進行調(diào)節(jié),從而對“0”“1”態(tài)讀取電流進行調(diào)整。本論文中的工作均采用TCAD軟件仿真完成,隧穿模型選擇了新的動態(tài)非局域隧穿模型,隧穿電流計算更為準確,且模型中的參數(shù)均經(jīng)過了校準。
【關鍵詞】：隧穿晶體管 半浮柵 存儲器 凹陷型溝道 異質(zhì)結(jié) 低功耗
【學位授予單位】：復旦大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-22
• 1.1 摩爾定律以及新型器件的發(fā)展8-13
• 1.2 隧穿場效應晶體管介紹13-19
• 1.2.1 TFET的基本結(jié)構及工作原理13-15
• 1.2.2 TFET器件的隧穿機理15-16
• 1.2.3 新型TFET器件16-19
• 1.3 TCAD仿真工具及模型19-22
• 第二章 新型U型TFET的設計與仿真22-43
• 2.1 引言22
• 2.2 U型TFET的結(jié)構以及工作原理22-29
• 2.2.1 直接帶間隧穿與間接帶間隧穿22-24
• 2.2.2 量子局限效應及其他模型24-25
• 2.2.3 點隧穿和線性隧穿25-27
• 2.2.4 Si-UTFET的基本結(jié)構27-28
• 2.2.5 Si-UTFET的工作原理28-29
• 2.3 Si-UTFET的電學性能及參數(shù)影響29-33
• 2.3.1 Si-UTFET的電學性能29-30
• 2.3.2 源區(qū)摻雜濃度對性能的影響30-31
• 2.3.3 源區(qū)深度對性能的影響31-32
• 2.3.4 U型柵深度對性能的影響32-33
• 2.4 SiGe-UTFET以及含delta層的的UTFET33-40
• 2.4.0 SiGe-UTFET的電學性能33-35
• 2.4.1 含delta層的SiGe-UTFET的基本結(jié)構35-37
• 2.4.2 幾種結(jié)構的電學性能比較37-40
• 2.5 U型TFET的工藝流程設計40-41
• 2.6 小結(jié)41-43
• 第三章 新型U型半浮柵晶體管的設計與仿真43-60
• 3.1 引言43-48
• 3.1.1 存儲器簡介43-44
• 3.1.2 半浮柵晶體管簡介44-48
• 3.2 U型半浮柵晶體管存儲器的基本結(jié)構和工作原理48-52
• 3.2.1 U型半浮柵晶體管的基本結(jié)構48
• 3.2.2 U型半浮柵晶體管的基本工作原理48-52
• 3.3 U-SFGT的功能仿真及驗證52
• 3.4 U-SFGT的改進方法52-55
• 3.4.1 高摻雜埋層注入52-54
• 3.4.2 溝道局部注入54-55
• 3.5 U型結(jié)構的優(yōu)勢分析55-58
• 3.6 小結(jié)58-60
• 第四章 總結(jié)與展望60-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68-69
• 碩士期間發(fā)表論文和專利69-71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 Paul Rako;;模擬浮柵技術獲得承認[J];電子設計技術;2010年03期

2 Rainer Bonitz;;恒憶閃存抗X射線[J];電子設計技術;2010年06期

3 劉張李;鄒世昌;張正選;畢大煒;胡志遠;俞文杰;陳明;王茹;;浮柵存儲器的單粒子輻射效應研究進展[J];功能材料與器件學報;2010年05期

4 閭錦;陳裕斌;左正;施毅;濮林;鄭有p

本文編號：358170