亚太经合组织gydF4y2Ba 主动和被动电子元件gydF4y2Ba 1563 - 5031gydF4y2Ba 0882 - 7516gydF4y2Ba Hindawi出版公司gydF4y2Ba 565827年gydF4y2Ba 10.1155 / 2012/565827gydF4y2Ba 565827年gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 分析扭结减少SOI MOSFET使用选择性氧化结构gydF4y2Ba NarayanangydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba Al-NashashgydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba MazharigydF4y2Ba BaquergydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 朋友gydF4y2Ba DipankargydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 钱德拉gydF4y2Ba 马赫什gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 高岛gydF4y2Ba DaisaburogydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 电气工程系gydF4y2Ba 美国大学的沙迦gydF4y2Ba 邮政信箱26666,沙迦gydF4y2Ba 阿联酋gydF4y2Ba aus.edugydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 电气工程系gydF4y2Ba 印度理工学院,208016年坎普尔gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba iitk.ac.ingydF4y2Ba 3gydF4y2Ba NERISTgydF4y2Ba 791109年Nirjuli揭幕gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 贝拉理工学院,835年Mesra 215兰契gydF4y2Ba 印度gydF4y2Ba bitmesra.ac.ingydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 01gydF4y2Ba 03gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 09年gydF4y2Ba 05年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 版权©2012 m . Narayanan et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

提出一个完整的分析SOI MOSFET的扭结效应,提出了一个方法来消除扭结效应中观察到的电流电压输出特征部分耗尽SOI MOSFET器件。氧化在这种方法中,介绍了该设备在指定地区低于源和流失,而不像在SOI器件不断引起所谓的“SELBOX”结构。选择性氧化结构不同缺口长度和厚度进行了研究。通过数值模拟结果表明,该结构能显著降低扭结,同时仍然保留传统SOI结构提供的主要优势。尽管新结构可以消除扭结,缩小差距的设备可能仍然表现出一些变态的效果。设备模型,解释了扭结的行为结构不同长度的差距也发达。gydF4y2Ba

 1。介绍gydF4y2Ba

绝缘体上硅(SOI) MOSFET组成的印制在晶片上的晶体硅薄膜由一层SiO隔开gydF4y2Ba2gydF4y2Ba从大块衬底如图gydF4y2Ba 1(一)gydF4y2Ba。SOI mosfet提供几个优点相比大部分mosfet等优秀的横向和纵向隔离,提高了门闩自由操作,降低漏电流,减少了短沟道效应,和改进的切换速度由于减少drain-body电容(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba]。SOI mosfet分为部分和完全depleted-SOI设备。的耗尽区部分耗尽SOI (PD)设备没有达到整个硅频道/身体区域。PD SOI器件硅厚度大于~ 0.15gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。设备的耗尽区扩展到身体在身体和drain-body源门连接,不消耗体内的所有指控,导致部分耗尽SOI的名称。部分耗尽设备通常被称为厚膜。全耗尽SOI (FD)的设备,比硅硅厚度更薄的厚度部分耗尽设备。英吉利海峡区域的背景掺杂低于部分耗尽设备。通常厚度在几十纳米的范围。这些设备称为薄膜(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

(一)SOI MOSFET结构和产出(b)扭结效应特征。gydF4y2Ba

在PD SOI设备,顶部硅层的厚度约为300海里。这类设备的制造过程是完全兼容的体硅技术。结果,设计大部分设备可以很容易地转移到硅PD SOI技术(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba]。制造超薄的身体和FD SOI器件涉及发展的,因此,需要更先进的技术。PD SOI器件的阈值电压是相对不太敏感的硅膜厚度的均匀性。FD SOI器件的阈值电压取决于硅膜厚度(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba]。很难控制超薄膜的厚度在FD SOI mosfet的身体,因此,整个晶片膜厚度变得不均匀。由于这些原因,已经被越来越多的PD SOI mosfet的兴趣。gydF4y2Ba

尽管有这些好处,PD-SOI MOSFET扭结等设备是伴随着某些不良作用[gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba在输出电流电压特性,给出图gydF4y2Ba 1 (b)gydF4y2Ba。扭结效果观察到部分耗尽SOI MOSFET器件。在这些设备中,排水区域附近的电场会因消耗较高电压高。因此,通道电子在高电场获取能源和产生电子空穴对碰撞电离机制。生成的电子收集的流失和空穴积累在浮体。浮体上的孔的积累会导致增加身体的潜力,和相关的阈值电压下降导致的漏极电流急剧增加gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。漏极电流的增加进一步导致生成的孔数的增加。累积过程将一直持续,直到身体源结正向偏置,让洞退出设备。因此,该设备将不适合线性扭结创建的应用程序由于非线性效应。gydF4y2Ba

第二步是SOI器件的热绝缘衬底的埋绝缘子与非常低的热导率。因此,多余热量的排出装置内产生效率不及散装设备(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba]。这导致大量的设备温度和减少通道流动。gydF4y2Ba

一个经典问题由于浮体的补救措施是提供身体接触或身体绑在这些设备gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。即使身体领带可以消除扭结的效果,它将为代价的死区(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。此外,身体领带的有效性明显要少得多,因为这些联系人将介绍身体充电和放电时间常数。另一种方法来减少浮体效应包括控制载波一生浮体地区SOI MOSFET的高剂量硅植入。承运人多晶硅的一生远短于单晶硅。硅离子注入导致的无定形化和创建复合中心低于英吉利海峡地区接近硅层和盒子之间的界面层。这些复合中心减少多余的运营商的一生期间由于碰撞电离生成的设备操作和减少NMOSFET的洞积累设备从而抑制扭结的效果。但是,在这种方法中,驱动电流降低,由于减少产生的通道流动晶格损伤(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

消除浮体效应的另一种解决方案是使用选择性氧化后(SELBOX)结构gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba)如图gydF4y2Ba 2(一个)gydF4y2Ba。在这个结构,氧化埋覆盖了部分频道。它提供了SOI的优点相结合的前景和主要设备。正确选择氧化的缺口长度、扭结效应和自热效果可以大大减少。这里讨论的结构可以提供增强的性能通过使用SELBOX差距(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 氧化)和厚度作为设备的附加自由度优化。图gydF4y2Ba 2 (b)gydF4y2Ba表明氧化后差距参数。氧化物厚度(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )的厚度测量gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 方向。氧化物块边缘之间的距离在水平方向上被认为是长度的差距(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba

SELBOX MOSFET结构。gydF4y2Ba

SELBOX结构gydF4y2Ba

氧化物差距参数,(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba ):SELBOX厚度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ):长度的差距gydF4y2Ba

金属氧化物半导体设备的制造的可行性与SELBOX结构和仿真已经报道(gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]。仿真研究证明了改进的阈值电压碾轧SELBOX结构(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]。目前的工作描述的有效性SELBOX结构减少了扭结在SOI MOSFET器件的输出特性。此外,一个设备电路模型,解释了SELBOX变态行为的结构也提出了。gydF4y2Ba

本文分为五个部分。部分gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba解释一些SOI MOS器件的局限性和介绍SELBOX MOSFET作为解决方案来克服这些限制。的方法实现章节中讨论的结构gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba。观察和研究的结果中包括新结构部分gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。部分gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba解释的细节提出了SELBOX结构模型。最后,结论和未来的工作包括在部分gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

 2。方法gydF4y2Ba

部分耗尽SOI MOSFET结构的示意图,模拟如图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。设备的尺寸和掺杂浓度结构考虑仿真的基础上选择一个典型的SOI设备通道长度为2.0gydF4y2Ba μgydF4y2Ba0.01 m和栅氧化层的厚度gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 米(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。~的p型衬底掺杂和掺杂浓度2×10gydF4y2Ba17gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba和源极和漏极区域~ 10gydF4y2Ba19gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba。设备总长度包括来源、通道和排水是3.5gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。设备尺寸和掺杂浓度选择根据出版工作中可用的值(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba为了比较和验证结果。Silvaco工具用于过程和设备模拟。Silvaco雅典娜提供了一种简单的方法来使用平台来模拟半导体制造过程,虽然Silvaco地图集是用来模拟在研究半导体器件的电特性。数值模拟是利用Silvaco雅典娜和阿特拉斯工具(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba]。基于文献的SOI器件,field-dependent流动模型,从Selberherr Shockley-Read-Hall重组和碰撞电离模型gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba)用于仿真。数值模拟方法选择Gummel和牛顿方法。图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba演示了一个典型的输出特征提取部分耗尽SOI MOSFET器件使用阿特拉斯模拟。散装MOSFET具有相同设备尺寸和掺杂浓度,模拟输出特性如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba虚线。gydF4y2Ba

SOI MOSFET结构。gydF4y2Ba

场效应晶体管的输出特性和SOI MOSFET。gydF4y2Ba

存在输出特性的扭结SOI结构清晰可见。扭结的发病发生扭结电压(gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 扭结gydF4y2Ba )gate-source 1.5 V的电压2.2 V。gydF4y2Ba

为SELBOX设备模拟输出特征,与图解释的结构gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba,在图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。这个结构是相同的MOSFET大部分设备唯一的区别是氧化后部分覆盖该频道的存在。SELBOX厚度是0.4gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。扭结可以有效减少甚至氧化与后面的一个小缺口。研究缺口长度变化的影响在扭结电压,选择长度为0.004的差距gydF4y2Ba μgydF4y2Ba0.01米,gydF4y2Ba μgydF4y2Ba0.1米,gydF4y2Ba μgydF4y2Ba发现m。扭结电压和增加增加长度的差距。是注意到情节的缺口长度为0.3gydF4y2Ba μgydF4y2Bam和大部分的结构一致和扭结完全消失。gydF4y2Ba

SELBOX输出特性gydF4y2Ba VgydF4y2Ba gsgydF4y2Ba = 1.4 V有不同长度的差距。gydF4y2Ba

 3所示。结果gydF4y2Ba 3.1。扭结效应SELBOX mosfetgydF4y2Ba

的基本机制,导致输出特性的扭结SELBOX结构缺口长度为0.02gydF4y2Ba μgydF4y2Ba0.4 m和氧化物的厚度gydF4y2Ba μgydF4y2Ba所示图gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。进行了仿真gydF4y2Ba VgydF4y2Ba gsgydF4y2Ba 由阿特拉斯设备模拟器= 1.4 V,结果给出了数据gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 6 (c)gydF4y2Ba。图gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba显示了空穴电流通过衬底的差距,人物gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba显示了身体电压产生的差距空穴电流通过电阻的差距,和图gydF4y2Ba 6 (c)gydF4y2Ba显示了扭结在输出特性,结果由于体内增加电压。流失更高电压,通道电子获得能量高电场区域附近的下水道。这些高能电子通过碰撞电离产生的电子空穴对在该地区靠近排水(gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba]。将收集的流失,产生的电子和空穴移动向衬底通过氧化差距。图gydF4y2Ba 6(一)gydF4y2Ba表明,空穴电流开始增加漏电压接近1.5 V表明碰撞电离开始gydF4y2Ba VgydF4y2Ba DSgydF4y2Ba 接近1.5 V。孔的孔电流测量电流密度SELBOX差距地区和随后的电流密度的集成。窄隙长度,空穴电流的电阻的差距将会大大高于横向通道阻力从下水道到缺口。洞运输从该地区接近排水衬底通过缺口,设备的阻力身体极小区域的电阻相比,缩小差距。孔的流动阻力的差距导致了一个潜在的发展差距,从而导致增加身体潜力,显示在图gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba。身体潜力是衡量整个盒子差距。为极窄间隙长度的差距阻力很大,空穴电流通过身体的差距将被关联到一个上升的潜力,这将是足以产生扭结在漏极电流显示在图gydF4y2Ba 6 (c)gydF4y2Ba。增加体内潜在的持续,直到body-source结得到正向偏压的电压接近0.7 V,如图gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在SELBOX MOSFET扭结效果。gydF4y2Ba

 3.2。缺口长度的变化对结电压的影响gydF4y2Ba

的输出特征SELBOX结构栅源电压的不同长度的差距gydF4y2Ba VgydF4y2Ba gsgydF4y2Ba = 1.4 V。描绘在图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。增加的长度从0.004的差距gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米至0.1gydF4y2Ba μgydF4y2Ba结果结电压的增加。增加缺口长度、扭结发生漏电压更高,因为增加长度的差距会导致减少阻力的差距。因此,身体电压可以上升到所需的级别发生扭结的一个较大的洞电流(gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba ),这是可能的在一个更高的漏极电压。最终,对于较大的缺口长度值,扭结将完全消失。gydF4y2Ba

变态的机制,导致输出特性给出了一个SELBOX结构洞的电流密度(蓝色阴影),如图gydF4y2Ba 7(一)gydF4y2Ba。在所有情况下氧化厚度图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba是0.2gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。窄隙长度,设备仍然表现得像一个SOI设备因为窄隙不足以排水洞底物。因此,体内积累的洞地区将继续,直到身体来源gydF4y2Ba pngydF4y2Ba结正向偏压。增加缺口长度、洞让排水底物数量的增加,从而导致增加扭结电压。这是见图gydF4y2Ba 7 (b)gydF4y2Ba。更高的缺口长度如图gydF4y2Ba 7 (c)gydF4y2Ba,大多数的洞排水扭结的底物,因此将最低。gydF4y2Ba

Silvaco仿真结果表明氧化电流密度在SELBOX MOSFET的洞隙不同长度的差距。gydF4y2Ba

孔电流密度为0.004间隙宽度gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

孔电流密度为0.02间隙宽度gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

孔电流密度为0.1间隙宽度gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

SELBOX MOSFET,一块体电压的变化gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 和空穴电流gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 通过对不同长度的差距的差距在图给出gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba。的系数gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 方程的行表示电阻的差距。情节说明差距的增加长度的直线的斜率减小,这表明比例减少阻力的差距。差距的减少阻力,增加体内电压由于黑洞碰撞电离时生成的流动将减少。这是背后的原理消除扭结拟议的结构的影响。gydF4y2Ba

的情节gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 与gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

仿真结果表明,扭结电压增加而增加缺口长度和高等缺口长度完全消失。结电压的依赖氧化缺口长度研究保持其他参数不变gate-source电压1.4 V。图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba表明扭结电压增加而增加长度的差距意味着减少扭结的效果。结电压成为缺口的长度大于3 V 0.1gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。这表明氧化与下面的所有来源,排水,和95%以上的频道,扭结效果几乎可以抑制。差距的进一步增加长度,设备仍kink-free,往往看起来更像一个散装MOSFET,因此不太可能有其他优势与SOI相关。gydF4y2Ba

结电压依赖氧化区域之间的差距。(SELBOX厚度是0.4gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 米)。gydF4y2Ba

 3.3。氧化后厚度变化对结电压的影响gydF4y2Ba

扭结电压发现有严重依赖的厚度氧化物SELBOX结构。图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba显示了扭结的依赖氧化电压回厚度0.03的固定间隙长度gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。保持间隙长度不变,如果我们改变氧化物厚度我们可以改变电阻的差距。估计差距的阻力,氧化物厚度(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )是电阻的长度和长度的差距(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )是缺口的宽度阻力。当我们增加了氧化厚度保持长度的差距(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )常数,有效阻力增加的差距。这将导致增加身体的潜力。因此,扭结的身体可能会发生漏电压较低。氧化层厚度减少,抵抗氧化差距也会降低,体内上升电压会减少。在这种情况下,人体所需电压导致扭结会发生漏电压更高,因此扭结电压会更高。因此,设备与薄氧化更bulk-like,不会那么容易扭结现象。gydF4y2Ba

结电压依赖氧化厚度。(SELBOX差距是0.03gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 米)。gydF4y2Ba

即使一个很小的间隙长度需要几乎消除扭结现象从设备特点,生产一个小缺口长度可以技术挑战gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。制造设备的长度与巨大的差距可能会变得更加容易。但间隙长度的增加,设备会更加bulk-like因此失去SOI的相关优点,如减少source-body和drain-body功放。gydF4y2Ba

 4所示。设备电路模型gydF4y2Ba

在本节中,我们介绍了设备模型,解释机制导致身体内潜在的增加SELBOX结构,从而导致输出的扭结特征。图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba表示可能的方向为空穴电流通过SELBOX结构。SELBOX差距足够大时,生成的孔将大部份的身体通过氧化低的衬底区域差距,如图gydF4y2Ba 7 (c)gydF4y2Ba。设备在这种情况下像一个散装设备的扭结。碰撞电离后的事件在SELBOX设备如图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba。之间的二极管和源代表body-source身体区域gydF4y2Ba pngydF4y2Ba结。的电流源gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 是由于碰撞电离,产生的空穴电流gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 表明抗氧化差距。逐步减少缺口长度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )保持间隙厚度不变导致差距的增加阻力。因此,预计身体电压成比例的增加gydF4y2Ba VgydF4y2Ba gsgydF4y2Ba 和影响电离电流。对于较大的差距极窄间隙长度带来的阻力,增加身体的电压足够足够body-source二极管正向偏压,和部分电离洞将通过正向偏压的影响gydF4y2Ba pngydF4y2Ba二极管源终端。gydF4y2Ba

设备模型单元。gydF4y2Ba

一块缺口抵抗(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba /gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )SELBOX结构如图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba。的系数gydF4y2Ba KgydF4y2Ba的比率(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba /gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )是给定设备的特点,代表了电阻率的差距。gydF4y2Ba KgydF4y2Ba直线的斜率是图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba。的价值gydF4y2Ba KgydF4y2Ba设备从图像中提取,价值取决于设备尺寸和掺杂浓度。它在Ω单位。gydF4y2Ba

的情节gydF4y2Ba RgydF4y2Ba与(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba /gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba

在目前的情况下,(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )是维持在0.4gydF4y2Ba μgydF4y2Ba从0.07 m和缺口长度是不同的gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米至0.05gydF4y2Ba μgydF4y2Bam。gydF4y2Ba KgydF4y2Ba设备的发现135.9Ω。26.73出现在表达式gydF4y2Ba RgydF4y2Ba图中是由于电流密度的非均匀分布的边缘内的差距也差距。它代表一个错误不同阻值的2.4 - -3.3%之间。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba也解释了设备的变态行为与缺口长度的变化。空穴电流通过衬底的差距导致电压的发展差距gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 。这种变化在体内电压gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 在由于空穴电流的差距gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 是gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba =gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 是电阻的差距。gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)帮助我们解释的变态行为SELBOX结构。对于大缺口的长度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )在氧化、电阻的差距gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 将在衬底电流很小,不会导致身体的相当大的增长潜力。当身体电压在这种情况下,保持相对稳定的设备像一个MOSFET。如果缺口长度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )降低,运输的洞底物通过身体电压上升的差距。身体的变化电压gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 导致了扭结在输出特性。逐步减少长度的差距(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ),同时保持(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )不断将导致增加gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 和扭结将发生在较低电压。这个图中可以看到gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在一定gydF4y2Ba VgydF4y2Ba gsgydF4y2Ba ,由此产生的空穴电流恒定在某一漏极电压。增加间隙长度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )导致的差距减少阻力gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 。扭结将因此发生在较大的电压。同样,方程(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)可以解释情节给定图的性质gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba结电压的变化与厚度变化(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )。增加的值(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )表示增加gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 。因此,人体所需电压扭结的发生会导致较低的衬底电流或换句话说,漏极电压较低。因此,扭结漏电压较低的结果。gydF4y2Ba

SELBOX结构与一个已知的维度,我们可以估计差距阻力gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 用以下表达式:gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba =gydF4y2Ba KgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

估计抵抗氧化的差距可以进一步用来发现身体的变化电压给定衬底电流的变化。gydF4y2Ba

身体源二极管,如图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba像一个正常的gydF4y2Ba pngydF4y2Ba二极管。gydF4y2Ba

身体的二极管电流源二极管是由(gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba]gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba DgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba (gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 废话gydF4y2Ba /gydF4y2Ba ngydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 存在的人体来源二极管SELBOX结构用于模拟发现gydF4y2Ba 1.3gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 从模拟和价值gydF4y2Ba ngydF4y2Ba 发现是1.3。这个设备将正向偏压,并通过这种传导gydF4y2Ba pngydF4y2Ba结才会极其狭窄的缝隙。gydF4y2Ba

衬底电流gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 由于碰撞电离生成附近的排水是经验与漏极电压有关gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dsgydF4y2Ba 是由(gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba]gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba =gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba (gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dsgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 坐gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba (gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 坐gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 坐gydF4y2Ba 泄水饱和电压和吗gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 经验常数(gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba]。的单位gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 是gydF4y2Ba VgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba VgydF4y2Ba ,分别。的值gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 从设备的特征提取。gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 是氧化厚度的函数gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 牛gydF4y2Ba 、衬底掺杂浓度gydF4y2Ba NgydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 深度,结gydF4y2Ba XgydF4y2Ba jgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 从直线的斜率图吗gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba。gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 来源于gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 拦截线的绘制在图gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba,这也可以从方程获得。gydF4y2Ba

ln的情节gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba /gydF4y2Ba {gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba *gydF4y2Ba (gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 坐gydF4y2Ba )gydF4y2Ba }gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 与[1 /gydF4y2Ba (gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 坐gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)显示的依赖gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 漏极电压。影响电离导致的生成gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 取决于附近的电场。除了漏电压,身体设备的电压也会导致整个电场附近的下水道,这决定了碰撞电离。身体上的依赖影响电离电压可以估计的衬底电流由于身体电压的变化而保持其他电压设备不变。阴谋为衬底电流的变化知道身体电压给定图的变化gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba。图中直线的斜率gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 某人gydF4y2Ba 可以用来估计衬底电流对电压的变化变化。在设备研究中,gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 某人gydF4y2Ba 被发现是gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba A / V。gydF4y2Ba

情节衬底电流在身体电压的依赖。gydF4y2Ba

上述设备分析导致电路模型如图的发展gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba。碰撞电离产生的电流是由源表示gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 。所表现出的身体voltage-dependence衬底电流电压电流源的依赖gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 某人gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba vgydF4y2Ba bgydF4y2Ba ,二极管代表body-sourcegydF4y2Ba pngydF4y2Ba结,而gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 是电阻的差距。gydF4y2Ba

设备的电路模型。gydF4y2Ba

氧化物与小尺寸的通道阻力将极小相比差距阻力。随着碰撞电离产生的空穴电流漏电压的函数,在一定漏电压产生的空穴电流将是固定的。增加的值(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ),会有一个相应的减少gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 。因此,身体所需的值的电压gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 能导致一个扭结会漏电压高。因此,结电压随间隙长度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ),在图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba。以类似的方式保持(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba )常数(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )增加,我们可以预期的增加gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 。增加(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 增加时,所需的身体的扭结的发生会导致电压较小的孔电流或低漏电压作为显示在图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba。因此,扭结的漏极电压发生减少与增加的值(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba

结果验证的电路模型,总结了SELBOX结构表gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

SELBOX参数。gydF4y2Ba

氧化层厚度(gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 盒子gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 0.4gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米gydF4y2Ba
氧化缺口长度(gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 0.04gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米gydF4y2Ba
估计差距阻力gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 差距gydF4y2Ba 使用(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 某人gydF4y2Ba 从图gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba 1346年ΩgydF4y2Ba
3×10gydF4y2Ba−5gydF4y2BaA / VgydF4y2Ba

电压值。gydF4y2Ba

应用gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dsgydF4y2Ba 应用gydF4y2Ba VgydF4y2Ba gsgydF4y2Ba 测量电压的差距(从仿真结果)gydF4y2Ba
2.48 VgydF4y2Ba 1.4 VgydF4y2Ba 0.015 VgydF4y2Ba

空穴电流通过缺口gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

估计gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 使用(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)gydF4y2Ba 估计gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 由于身体的电压图在图gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba 估计gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba 从间隙电压和间隙电阻使用(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)gydF4y2Ba 目前的差距gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba (从仿真结果)gydF4y2Ba
10.16gydF4y2Ba μgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba 0.45gydF4y2Ba μgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba 11.14gydF4y2Ba μgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba 11.9gydF4y2Ba μgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba

估计衬底电流gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 和衬底电流的增量由于身体电压的变化gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 是10.6gydF4y2Ba μgydF4y2Ba答:这是非常接近衬底电流通过电阻使用电压的差距和差距gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba hgydF4y2Ba (11.14gydF4y2Ba μgydF4y2Ba一)和gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 子gydF4y2Ba 从设备获得模拟(仿真)。gydF4y2Ba

 5。结论gydF4y2Ba

部分耗尽SOI MOSFET器件表现出的非线性输出电流电压特性。这漏极电流突然上升称为扭结的结果,因为身体的变化电压设备由于积累的浮体上的孔。的有效性SELBOX结构消除了扭结在部分耗尽SOI MOSFET器件的输出特性。模拟SELBOX结构使用Silvaco雅典娜和阿特拉斯。发现0.4的扭结在输出特性gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米厚的部分耗尽SOI MOSFET几乎可以消除一个非常狭窄的差距~ 0.1gydF4y2Ba μgydF4y2Ba米氧化。这表明氧化与下面的所有来源,排水,和95%以上的频道,扭结效果几乎可以抑制。gydF4y2Ba

缺口长度的影响,SELBOX厚度和身体扭结电压电压是调查。设备模型,提出了解释的基本机制,导致变态的存在即使SELBOX差距。模型包括身体上的电压的调制效应影响电离和一代的洞。对于给定的漏极电压,衬底电流产生的碰撞电离,估计缺口目前发现同意与这些发现从模拟。gydF4y2Ba

SELBOX结构有几个优势大部分金属氧化物半导体和SOI设备。本文证明,扭结的效果可以完全消除,同时保留SOI的优点。初步结果的频率响应SELBOX结构表明,过渡频率gydF4y2Ba fgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 这些设备比大部分的金属氧化物半导体设备与类似的维度。进一步调查的热特性表明,SELBOX结构的峰值温度在设备操作远远低于SOI器件具有类似维度。然而,SELBOX结构有一定的局限性。与缺口长度增加,设备将kink-free但往往表现得更像一个批量MOSFET,因此,不太可能有其他相关优势的SOI流失减少到衬底和源底物的功放。介绍高质量的盒子下面层源和漏缩小差距的地区在一个MOSFET将需要额外的流程步骤。高过程的复杂性,将会有一个关联的成本增加。工作正在进行中SELBOX自动加热效果和频率特性的设备。gydF4y2Ba

 郭gydF4y2Ba j·B。gydF4y2Ba 林gydF4y2Ba s . C。gydF4y2Ba 低压SOI CMOS集成电路设备和电路gydF4y2Ba 2001年gydF4y2Ba 1日gydF4y2Ba 约翰威利& SonsgydF4y2Ba 马歇尔gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba NatarajangydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba SOI设计:模拟、内存和数字技术gydF4y2Ba 2001年gydF4y2Ba Kluwer学术出版社gydF4y2Ba 伯恩斯坦gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 诺曼gydF4y2Ba j。gydF4y2Ba SOI电路设计概念gydF4y2Ba 2000年gydF4y2Ba Kluwer学术出版社gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 所罗门gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba t Y。gydF4y2Ba KogydF4y2Ba p K。gydF4y2Ba 胡gydF4y2Ba C。gydF4y2Ba SOI MOSFET的阈值电压和C-V特征相关SIMOX硅片硅膜厚度变化gydF4y2Ba IEEE电子设备gydF4y2Ba 1992年gydF4y2Ba 39gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 2346年gydF4y2Ba 2353年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0026939774gydF4y2Ba 10.1109/16.158807gydF4y2Ba 任gydF4y2Ba j . Z。gydF4y2Ba SalamagydF4y2Ba c a T。gydF4y2Ba 1 V与抑制SOI NMOSFET浮体效应gydF4y2Ba 固体电子学gydF4y2Ba 2000年gydF4y2Ba 44gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 1931年gydF4y2Ba 1937年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0034324324gydF4y2Ba 10.1016 / s0038 - 1101 (00) 00167 - 2gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba b。gydF4y2Ba 赫希gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 艾耶gydF4y2Ba 美国K。gydF4y2Ba RovedogydF4y2Ba N。gydF4y2Ba 什么时候gydF4y2Ba h - j。gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 有图案的埋绝缘子gydF4y2Ba 美国专利号2002 B1, 6429091gydF4y2Ba 越南盾gydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 王gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba 王gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba 他gydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 林gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba 田gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 李gydF4y2Ba Z。gydF4y2Ba 图案埋氧化层在一个MOSFET改善设备性能gydF4y2Ba 半导体科学技术gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba L25gydF4y2Ba L28gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 1642374716gydF4y2Ba 10.1088 / 0268 - 1242/19/3 / L05gydF4y2Ba 朋友gydF4y2Ba C。gydF4y2Ba MazharigydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 艾耶gydF4y2Ba 美国美国K。gydF4y2Ba 模拟MOSFET器件和电路的选择性氧化埋(SEL-BOX)基质gydF4y2Ba IEEE会议程序电子设备和固态电路(EDSSC ' 05)gydF4y2Ba 2005年12月gydF4y2Ba 香港gydF4y2Ba 559年gydF4y2Ba 562年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 43549116548gydF4y2Ba 10.1109 / EDSSC.2005.1635333gydF4y2Ba HammadgydF4y2Ba m . Y。gydF4y2Ba 分析局部衰竭SOI MOSFET的建模gydF4y2Ba IEEE电子设备gydF4y2Ba 2001年gydF4y2Ba 48gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 252年gydF4y2Ba 258年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0035250063gydF4y2Ba 10.1109/16.902723gydF4y2Ba 雅典娜用户手册设备仿真软件gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 美国加州圣克拉拉gydF4y2Ba Silvaco国际gydF4y2Ba 阿特拉斯设备仿真软件用户手册gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 美国加州圣克拉拉gydF4y2Ba Silvaco国际gydF4y2Ba ColingegydF4y2Ba j。gydF4y2Ba 超大规模集成电路绝缘体技术:材料gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 3日gydF4y2Ba 施普林格gydF4y2Ba NeamengydF4y2Ba d . A。gydF4y2Ba 微电子学gydF4y2Ba 2006年gydF4y2Ba 3日gydF4y2Ba 麦格劳-希尔gydF4y2Ba 哈菲兹gydF4y2Ba i M。gydF4y2Ba GhibaudogydF4y2Ba G。gydF4y2Ba 就gydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 在金属氧化物半导体晶体管扭结的分析效果gydF4y2Ba IEEE电子设备gydF4y2Ba 1990年gydF4y2Ba 37gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 818年gydF4y2Ba 821年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0025398861gydF4y2Ba 10.1109/16.47796gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba t Y。gydF4y2Ba KogydF4y2Ba p K。gydF4y2Ba 一个简单的方法来描述当前在MOSFET衬底gydF4y2Ba IEEE电子器件信gydF4y2Ba 1984年gydF4y2Ba EDL-5gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 506年gydF4y2Ba