对称双栅高斯掺杂应变Si 金属氧化物半导体场效应管 - 中南大学学报.PDF

第 47 卷第 4 期 中南大学学报( 自然科学版) Vol.47 No.4 2016 年 4 月 Journal of Central South University (Science and Technology) April 2016 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2016.04.017 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 李劲，吴笑峰，席在芳，胡仕刚，李目 (湖南科技大学 信息与电气工程学院，湖南 湘潭，411201) 摘要：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。 关键词：高斯掺杂；应变 Si； 阈值电压 中图分类号：TN302 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2016)04−1203−06 Two-dimensional analytical models for double-gate (DG) strained-Si metal-oxide-semiconductor field transistor with vertical gaussian doping profile LI Jin, WU Xiaofeng, XI Zaifang, HU Shigang, LI Mu (School of Information and Electrical Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, China) Abstract: Considering that diffusion, threshold voltage adjustment and ion implantation process cause the device channel doping distribution to be uneven, a symmetrical double-gate strained-Si metal-oxide-semiconductor field transistor (MOSFET) with a vertical Gaussian doping profile was proposed, and the two-dimensional surface potential model and threshold voltage model for this MOSFET were studied to solve Poisson’s equation. The effects of Gaussian doping straggle parameter σn on surface potential and thr