SOI薄膜（FD）器件模拟技术—深亚微米全耗尽SOIMOSFET阈值电压模型及新器件结构的研究

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1、摘要摘要SOICMOS电路因具有低结电容、二级效应小以及消除了闩锁效应、适于低压低功耗工作等优点，现已广泛的应用于高速低功耗IC设计领域。鉴于CMOS集成技术在现代VLSI领域中的重要地位，以及电子设计自动化(EDA)在集成电路设计中的普遍应用，作为设计方和IC$Il造方互相联系的环节，MOSFET器件的集成模型一直受到人们的关注。．随着栅长缩小至深亚微米范围，小尺寸效应给SOI器件带来了新的挑战。一方面，在SOl器件的建模中，必须考虑沟道长度缩短所带来短沟道效应，以及特有的体浮置带来的浮体效应问题。另一方面，为了实现器件的特征尺寸向更小

2、的技术节点迈进，SOI器件从结构，材料上进行革新，改善器件性能，提高栅控能力，器件也由平面结构向3D结构发展。本文从模型与结构上针对小尺寸效应提出新的观点。在介绍了SOI的发展及SOI制备技术的基础上，针对ItALO工艺的SOIMOS器件提出了新的阈值电压模型，模型较好地反应了器件沟道和隐埋层二维电势分布，以及短沟道效应对阈值电压的影响，并通过MEDICI二维器件模拟软件对单栅SOIMOS的器件特性做了深入探讨，验证了模型的准确性。在第四章重点讨论了SOI结构的发展，提出了～种新的MGate二-SOIMOS器件，通过DAVINCI三维器件

3、模拟软件进行研究，对MGate—SOIMOS器件的特性做了一定的有益探讨。第五章对SOIMOG的模型与结构提出了展望。关键词：SOI，HAl。0，MGate，二维效应，MEDICI，DAVINCIAbstractAbstractSilicon-On-Insulator(sooCMOScircuitshavebeenwidelyusedinthefieldoflow-powerandhighperformancelCs．duetoitsadvantagesinloweriunction．capacitance，smallersecondor

4、dereffectsandlatch—upimmunity．SinceCMOSintegrationtechnologyhasplayanimportantroleinthefieldofVLSI．andtheuniversalimplementationofEDA(ElectronDesignAutomation)tools．thecompactmodelingofSOIMOSFETalwaysbecomeoneoftheconcernsofresearchandasabridgebetweenEDAandTCAD(Technology

5、ComputerAidedDesign)．Asthedevicescalingdowntodeep—sub．micrometer,smallsizeeffectshavebroughtnewchallengesaboutstheSOIdevices．Ontheonehand．thecompactmodelingofSOIdeviceshouldtakeshortchanneleffects(SCE)andfloatingbodyeffectsintoconsideration．Ontheotherhand，inordertoachieve

6、thecharacteristicsofthedevicetothesmallersizeofthenodeintothetechnology,performancesandgatecontrolcapabilitiesofSOIdevicescouldbeimprovedfromstructuresandmaterials．Andthedevicesstructureshouldbedevelopedfrom2Dto3D．Inthispaper。somenewopinionaboutthecompactmodelandSOIarchit

7、ectureagainstSCEiSpresented．BasedontheintroductionofSOIhistoryandfabrication．anewthresholdvoltagemodeliSproposedforfullydepletedSOIMOSFETwithasymmetricHALo．ThresholdvoltagemodeIreflectsthetwo—dimensionaleffectsinbothSOIandburied．oxidelayer．Thepredictionsofthemodelareingoo

8、dagreementwiththetwo．dimensionnumericalsimulationbyMEDlCI．Comparedtotheone．dimensionalmodel，two—