SOI器件的模拟研究_微电子学.rar

摘要:集成电路不断的向着更高集成度的方向发展，低压、低功耗、高速度的电路技术已经成为了集成电路技术发展的主流方向。然而，随着器件尺寸的不断缩小，特别是当进入了深亚微米领域之后，集成电路将面临着器件结构、制作工艺以及材料性能等各方面的挑战。近年以来，为了克服以上提到问题，继续保持集成电路的高速发展趋势，一些不同于传统平面结构的新结构器件提了出来。SOI双栅全耗尽器件具有提高晶体管的驱动电流、改善晶体管的亚阈特性、改善晶体管对短沟道效应的敏感性等优势，因而成为了最有希望且最有前途的下一代晶体管技术。

　　　本文在介绍了SOI器件基本特性与材料制备工艺的基础上，主要从工艺流程和器件性能的角度，利用Silvaco模拟软件对双栅结构的SOI器件进行模拟研究。且为了适应电路设计的需要，对双栅结构的SOI器件提出了新的阈值电压模型，模型较好地反应短沟道效应对阈值电压的影响。

关键词：SOI；双栅结构；全耗尽；Silvaco

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 课题的研究背景及意义-1

1.2 SOI器件概述-2

1.2.1 SOI MOSFET的分类-3

1.2.2 SOI技术特点-4

1.3 本文的主要内容-5

第二章 SOI技术和器件基础-7

2.1 SOI器件的基本特性-8

2.2.1 背栅效应-8

2.2.2 短沟道效应(SCE)-8

2.2.3 漏致势垒降低效应(Drain Induced Barrier Lowing，DIBL)-8

2.2.4 自加热效应-8

2.2.5 浮体效应-9

2.2 SOI 材料的主要制备工艺-9

2.2.1 键合及背面腐蚀(BESOI)技术-9

2.2.2 注氧隔离(SIMOX)技术-10

2.2.3 智能剥离（Smart-Cut）技术-11

2.2.4 外延层转移(ELTRAN)技术-12

2.2.5 NanoCleave技术-13

2.3 本章小结-13

第三章 双栅SOI器件工艺流程模拟研究-15

3.1 Silvaco TCAD仿真工具介绍-15

3.2 器件的结构及工艺流程的仿真-18

3.2.1 双栅全耗尽SOICMOS器件结构-18

3.2.2 器件的工艺流程仿真-19

3.3 器件结构优化-27

第四章 双栅SOI器件特性模拟研究-29

4.1 双栅SOI-29

4.2 ATLAS命令生成器件结构-31

4.3 双栅全耗尽SOI MOSFET的器件特性-32

4.3.1 亚阈值特性-32

4.3.2 短沟道效应-33

4.3.3 “Kink”效应-34

4.4 双栅SOI的阈值电压模型-35

4.4.1 SOI MOSFET阈值电压模型基础-35

4.4.2 双栅SOI MOSFET阈值电压-35

4.4.3 短沟道效应引起的阈值电压下降模型-36

第五章 结论与展望-37

参考文献-38

致  谢-39