低掺杂多晶硅薄膜晶体管阈值电压的修正模型

对低掺杂多晶硅薄膜晶体管的表面势进行分析,将表面势开始偏离亚阈值区、沟道电流迅速增加时所对应的栅压作为晶体管的阈值电压.考虑到多晶硅薄膜的陷阱态密度为单指数分布,通过对低掺杂多晶硅薄膜晶体管的表面势进行求解,推导出一个多晶硅薄膜晶体管阈值电压解析模型,并采用数值仿真方法对模型进行了验证.结果表明:新模型所得到的阈值电压与采用二次导数法提取的阈值电压相吻合.     

一种围栅金属氧化物半导体场效应管阈值电压模型

针对深亚微米金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)多晶硅耗尽效应加剧问题,提出了一种全耗尽圆柱形围栅MOSFET阈值电压解析模型.通过求解多晶硅耗尽层电势泊松方程,得到多晶硅耗尽层上的压降,用以修正沟道区的通用边界条件.然后利用叠加原理求解沟道二维电势泊松方程,建立了圆柱形围栅MOSFET的表面势和阈值电压解析模型,并利用器件数值仿真软件Sen-taurus对解析模型进行了验证.研究结果表明,衬底掺杂原子浓度越高,或多晶硅掺杂原子浓度越低,多晶硅耗尽层上的压降就越大,阈值电压偏移也越显著.与现有模型相比,该解析模型的精确度提高了34%以上.     

基于晶界离散分布的多晶硅薄膜晶体管直流模型

基于表面势的多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFT)漏电流模型无法体现晶界的离散分布特性,而基于阈值电压模型的各工作分区电流表达式存在不连续性.为克服此缺点,根据基于表面势模型的建模思想,考虑晶界势垒在沟道中离散分布的特点,提出了多晶硅薄膜晶体管的直流漏电流模型.该模型采用单一的解析方程描述多晶硅TFT各工作区的电流.研究结果表明:TFT工作于线性区且栅压一定时,随着漏压的增大,沟道有效迁移率降低;随着栅压的增大或沟道的缩短,漏电压对沟道有效迁移率的影响减弱.     

对称双栅高斯掺杂应变Si金属氧化物半导体场效应管的二维解析模型

基于扩散、阈值调整和离子注入等工艺过程导致器件的沟道区的掺杂分布不均匀,提出对称双栅高斯掺杂应变硅MOSFET器件,并对其相关特性进行研究。通过对沟道二维泊松方程求解建立该器件结构的表面势和阈值电压模型,分析弛豫SiGe层的Ge组分和掺杂偏差σn对表面势和阈值电压的影响。此外,还对比分析高斯掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件和均匀掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件的表面势和阈值电压。研究结果表明:阈值电压随应变Si膜中Ge组分的增加而降低;表面势和阈值电压随偏差σn的增加而减小;高斯掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件和均匀掺杂对称双栅应变硅MOSFET器件的表面势和阈值电压相差较大,表明非均匀掺杂对器件表面势和阈值电压等影响较大。     

Poly-Si TFT弱反型区表面势分布研究

研究了弱反型时多晶硅薄膜晶体管表面势的分布。考虑到弱反型时,沟道势对表面势的影响可忽略,利用一维泊松方程,得到相应沿沟道方向任一点的表面势模型。通过将基于此模型的表面势二维分布与二维器件仿真结果进行比较,发现弱反型时,其可逼近二维器件中的表面势分布;并发现分别在相异栅电压,相异漏端电压和相异沟道长度时,弱反型时的表面势与其在沟道中所处的相对位置几乎无关。     

MOS反型层和多晶硅栅量子效应的解析模型

在超深亚微米MOS器件中,量子效应对器件特性的影响很大.根据改进后的三角势场近似和曲线拟合,同时对MOS器件反型层和多晶硅栅中电子的量子效应进行了建模,得到了一个基于物理的解析模型,利用该模型计算MOS器件的阈值电压,与数值模拟的结果比较表明,模型的精度令人满意.     

多晶硅薄膜晶体管的电流和电容分析模型

提出一种用于电路模拟的基于表面势的多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFTs)的电流和电容分析模型.采用非迭代方法计算poly-Si TFTs表面势随端电压的变化,从而大大地提高了上述模型的计算效率.基于表面势的解析计算和薄层电荷方法,提出了包括小尺寸效应和翘曲效应的电流电压模型.同时,文中还提出了基于电荷的电容模型.电流和电容模型在线性区和饱和区都是连续和准确的,不需要没有物理意义的光滑处理.与实验数据的比较发现,模型和实验数据符合得较好,这也证明了所提出模型的准确性.并且,该模型适用于电路仿真器.     

围栅金属氧化物半导体场效应管电流模型

针对深亚微米级围栅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)处于堆积或反型时自由载流子对表面势影响显著的问题,提出了一种全耗尽圆柱形围栅MOSFET表面势和电流解析模型.考虑耗尽电荷和自由载流子的影响,采用逐次沟道近似法求解电势泊松方程,得到围栅MOSFET从堆积到耗尽,再到强反型的表面势模型,最后通过源漏两端的表面势得到了围栅器件从线性区到饱和区的连续电流模型,并利用器件数值仿真软件Sentaurus对表面势和电流模型进行了验证.研究结果表明,表面势在堆积区和强反型区分别趋于饱和,在耗尽区和弱反型区随栅压的增加而增加,同时漏压的增加将使得沟道夹断,此时表面势保持不变.增加掺杂浓度导致平带所需的负偏压变大,表面势增加.与现有的阈值电压模型相比,该模型的精确度提高了16%以上.     

基于表面势的碳化硅基VDMOS器件模型

为了满足功率电路及系统设计对碳化硅基垂直双注入金属氧化物半导体晶体管(VDM OS)模型的需求,建立了一套基于表面势计算方法的可描述碳化硅基VDM OS器件电学特性的模型.模型包括静态部分与动态部分.静态部分不仅分别针对沟道区、积累区、寄生结型场效应晶体管(JFET)区及N-外延层建立电流模型,还考虑了界面态对于阈值电压偏移与沟道迁移率的影响.动态部分中引入了界面陷阱对于电容的影响,完善了基于端电荷划分理论的动态模型.结果表明,所提器件模型的输出特性和转移特性的仿真结果与实测结果之间的均方根误差均小于5%,开关特性的仿真结果与实测结果之间的均方根误差小于10%.     

非对称Halo的异质栅SOI MOSFET阈值电压解析模型

为了改善MOSFET的短沟道效应和驱动电流，首次提出了非对称Halo掺杂的异质栅SOIMOSFET结构，这种结构在沟道源端一侧注入浓度较高的杂质，再由具有不同功函数的两种材料拼接形成栅极．通过求解二维电势Poisson方程，建立了全耗尽器件表面势和阈值电压的解析模型．研究表明，该结构能有效抑制漏致势垒降低和热载流子效应，且在沟道长度小于100nm条件下，阈值电压表现出明显的反短沟道特征，在Halo和栅材料界面附近的电场峰值使通过沟道的载流子的传输速度显著提高，解析模型与二维数值模拟软件MEDICI所得结果吻合度较高．     

量子效应对MOSFETs阈值电压和栅电容的影响

根据改进后的三角势阱场近似,并考虑量子化效应,提出了一种基于物理的阈值电压和栅电容的解析模型,给出了MOSFETs的阈值电压和栅电容的解析表达式,并与经典理论结果进行了比较。     

基于阈值搜索和动态分散的电压／无功分区算法

二级电压控制是一种新型的电压控制方式，它首先是将整个电力系统分成若干彼此电气距离较远且相互近似解耦的控制区域。为此，研究了二级电压控制模式下的分区方法，提出了一种结合闽值搜索和动态分散的电压／无功分区算法，即用阈值搜索的方法得到初始的分区后，用动态分散法对初始分区进行调整和改进．此方法基于系统的物理特征，不用修改网络模型，不需分析特征值，具有很快的计算速度．通过与传统方法的比较，证明该分区方法是合理可行的．     

深亚微米SOI MOSFET阈值电压特性研究

在建立SOI MOSFET阈值电压模型的基础上,对其阈值电压特性进行了研究,分析了阈值电压与硅膜掺杂浓度、前栅、背栅氧化层厚度、温度的关系.     

部分重叠双栅MOSFET特性的研究

研究一种具有部分重叠双栅结构MOSFET器件模型,并将其与类似的分裂双栅结构MOSFET及普通栅结构MOSFET器件进行比较,利用MEDICI软件对该结构进行仿真.通过仿真可知:部分重叠双栅MOSFET器件通过沟道电场的调节,可降低短沟效应和等效栅电容、提高击穿电压,跨导可由栅压调节,阈值电压随沟道缩短而下降的变化率在文中讨论的3种结构中最小.     

短沟道MOS器件阈电压和跨导的温度关系

本文从yau的模型出发,推导出了短沟道硅栅MOSFET的阈电压表达式及阈电压与温度的关系:并考虑短沟道MOSFET的扩散电流。推导出简单的电流—电压关系表达式,求出了跨导;得到了与试验一致的结果。发现,随温度的降低,MOSFET的阈电压的大小上升,阈电压的温度梯度的大小减小,跨导的大小急剧上升。结果表明,MOSFET更适合低温下工作。