隧穿场效应晶体管工艺及新结构的仿真研究
[Abstract]:With the characteristic size of MOSFET devices entering nanometer scale, the short channel effect has a serious impact on the performance of traditional MOSFET devices, so it is becoming more and more difficult to improve the performance of traditional MOSFET devices by reducing the size of MOSFET devices. In recent years, a field effect transistor (tunneling field-effect transistor,TFET) based on quantum tunneling mechanism has been proposed. Theoretically, TFET can not only effectively suppress the short channel effect, but also break through the limit of traditional MOSFET sub-threshold swing (Subthreshold Swing) which can not be lower than 60 mV/dec, thus greatly reducing the switching power consumption of the device. Therefore, TFET is considered to be one of the most promising ultra-low power devices. The subthreshold current of TFET is very sensitive to the defects near tunneling junctions. Therefore, the defects in the process of ion implantation will seriously affect the subthreshold swing characteristics of TFET devices. In order to reduce the influence of defects on the subthreshold characteristics of TFET, this paper mainly focuses on two aspects: process optimization and device structure design. Firstly, the influence of process parameters on the characteristics of TFET devices is analyzed by TCAD tool. The results show that the tunneling current increases with the increasing of the doping concentration in the source region and the longitudinal doping depth has little effect on the tunneling current compared with the transverse diffusion length. In addition, the saturation current increases steadily with the increase of temperature. It is shown that the increase of annealing temperature is helpful to the activation of doped elements at constant annealing time. Secondly, the repair ability of different annealing technology to the defect cluster of boron ion gap is analyzed, and the change of the defect cluster is reflected by the concentration curve and the film resistivity. The results show that with the new annealing method, the resistivity of the film decreases obviously, and the (BIC) of boron ion gap defect cluster is obviously repaired. Finally, the effects of gate channel coverage and Pocket doping on the performance of TFET are studied. The results show that the on-state current decreases and the turn-off current increases, which does not affect the gate leakage current, while the on-state current increases and the turn-off current does not change much. In addition, the traditional TFET structure is optimized, and the realization method of TCAD process with gate source coverage and source pocket device structure is designed. The results show that with the increase of the gate coverage length, the gate control ability increases, and the energy band in the source area is significantly curved, the tunneling is changed from point tunneling to line tunneling with larger area, and the sub-threshold swing amplitude is improved obviously. When the source pocket structure is added, the tunneling current of the transistor increases and the sub-threshold swing decreases.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN386
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,本文编号:2333385
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