小尺寸MOS器件阈值电压的三维建模与仿真研究

摘要

近年来，MOS 器件小尺寸效应的建模与仿真技术日趋得到了学者们的广泛重视。其中，短沟道效应、窄沟道/反向窄沟道效应成为研究的重点，但现有的一维和二维模型难以准确表述它们之间相互耦合的关系，有必要进行三维建模。
　　 本文首先基于求解三维泊松方程，建立了小尺寸MOS 器件的三维表面势场分布的解析模型。该模型能够很好体现深亚微米和纳米MOS 器件的三维小尺寸效应。进而结合解析模型和三维半导体器件仿真软件，深入研究了器件结构参数和外加偏置电压对表面势场分布的影响，模拟结果和解析结果的一致性证实了模型的正确性。
　　 然后，建立了一个新的小尺寸MOS 器件的阈值电压模型，并借助该模型和三维半导体器件仿真工具，研究了小尺寸MOS 器件的短沟道效应、窄沟道效应和反向窄沟道效应，以及它们之间的耦合效应，并讨论了窄沟道效应和反向窄沟道效应的临界条件，以及模型在大尺寸器件中的适用性。此外，还考虑了漏电压的影响，并对阈值电压的解析模型进行了修正，重点研究了漏致势垒降低效应（DIBL ）。三维半导体仿真软件的数值模拟和模型的解析结果吻合良好，证实了模型的正确性和准确性。
　　 本文所建立的小尺寸MOS 器件的三维表面势场分布模型和阈值电压模型，不仅能够反映短沟道效应，也能够反映窄沟道/反向窄沟道效应，还能够体现它们之间的耦合作用，不但适用于小尺寸器件，而且适用于大尺寸器件，是一个理想的统一模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 小尺寸MOS 器件的三维表面电势分布模型

第三章 小尺寸MOS 器件的三维表面电场分布模型

第四章 小尺寸MOS 器件的阈值电压模型

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文