SiGe沟道SOI结构混合模式晶体管的设计与模拟.PDF

! ! ! 天津大学学报! 第# 卷! 第$ 期%% 年’’ 月 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ()*+,-. )/ 01-,(1, *,123+4105! 2678 #! ,68 $! ,698 ! %% !#$ 沟道!% 结构混合模式晶体管的设计与模拟! ’ ’ ’ ’ ’ ’ % 李树荣 ，刘! 真 ，张生才 ，王! 静 ，郭维廉 ，郑云光 ，陈培毅 （’: 天津大学电子信息工程学院，天津;% ；%: 清华大学微电子研究所，北京’= ） 摘! 要：提出采用4?@ 沟道4)1 结构混合模式晶体管（4?@ 4)1 ABCB0 ）构成适合在低电压 下工作的新型集成电路，该电路比DB)4 电路具有更大的电流驱动能力和更好的性能: 对不 同导电类型的4?@ 4)1 ABCB0 、4?@ 4)1 B)4/30 、4)1 ABCB0 和4)1 B)4/30 器件进行了 工艺模拟和器件模拟，结果表明，4?@ 4)1 ABCB0 由于应变4?@ 层中空穴迁移率的提高，阈 值电压降低，存在衬底栅极和横向双极晶体管，使得其驱动电流比其他结构器件的驱动电流 明显提高: 关键词：4?@ 合金；4)1 B)4/30 ；动态阈值电压；横向双极晶体管 中图分类号： 0,%! ! ! 文献标识码：-! ! ! 文章编号：=EF%’; （%% ）$F$%F= ! ! DB)4 集成电路（GH@IJKH@L MJMNH ，简称 1D ）性能 超过源F衬结的正向导通电压时，该器件相当于B)4F 的提高主要受到O 沟 B)4/30 中空穴迁移率低的限 /30 和由中性基区与源漏区构成的双极晶体管的并 ［’，% ］ 制 8 通常，DB)4 中O 沟B)4/30 沟道中空穴迁移 联，仍然保持驱动电流比B)4/30 大的特点，但在该 率还达不到, 沟B)4/30 沟道中电子迁移率的一半， 器件中不能让栅压太高8 因为栅电压过高会使得源F衬 所以O 沟 B)4/30 对 DB)4 集成电路集成度和性能 结的正向电流急剧增加，进而功耗增加，所以该器件适 的提高起主要作用: 虽然通过按比例缩小的方法可以 合于在低电压下工作: 提高电路的性能，但器件的最小尺寸要受工艺水平和 ! ! 4)1 DB)4 集成电路与一般体硅DB)4 集成电路 物理方面的限制: 人们利用应变4?@ 层中空穴迁移 相比具有许多优点：源、漏结寄生电容小，工作速度快， 率的提高，试图用具有应变 4?@ 层的O 型沟道的 静态工作电流小，功耗低，短沟道性能好，抗辐射能力 强，工艺简单，并消除了 ［= ］ B)4/30 代替DB)4 中的O 沟 B)4/30 ，改进 DB)4 DB)4 电路中的闩锁效应 : 性能: 同时，对构成混合模式器件非常有利，因为每个 4)1 ! ! 应变4?@ 层中空穴迁移率的提高是由于：’ ）能带 B)4/30 的衬底之间都是介质隔离的，不需要增加额 ［’］ 发生分裂导致内部带间散射减弱 ；% ）在应力的作用 外器件之间的隔离工艺和相应芯片面积: 由于横向双 下，能带结构发生变化使得空穴有效质量减少，导致迁 极晶体管的发射区即源区的底面（普通横向晶体管 移率增加；