环栅场效应管（GAAFET）工艺波动及其对SRAM性能影响研究

发布时间：2022-07-27 17:40

　　半导体产业一直在飞速地发展,电路设计、晶体管和制备工艺等层面都取得了很大进步。当前集成电路产业界广泛应用的核心器件是鱼鳍式场效应晶体管（FinFET）,然而随着工艺节点即将进入5纳米甚至3纳米以下,利用FinFET器件来实现更快的开关速度及更低功耗已经十分困难。环栅场效应晶体管（Gate All Around Field Effect Transistor,GAAFET）由于具有更好的栅极控制特性,能够实现更好的开关特性及更有效的抑制短沟道效应,被认为是替代FinFET的最佳候选者。然而GAAFET沟道制备工艺十分复杂,工艺随机波动在小尺寸下表现十分明显,工艺波动对器件和电路电学性能的影响需要格外重视。针对GAAFET工艺波动及其对SRAM性能影响的问题,本论文的研究内容及成果如下:借助TCAD工具搭建5nm工艺节点GAAFET,对器件的形貌尺寸掺杂等特性进行研究,通过仿真对器件进行直流特性和交流特性的电学参数提取,对GAAFET的电学特性进行分析。基于GAAFET器件结构进行工艺波动性仿真,将随机掺杂波动,界面陷阱波动,金属功函数波动和氧化物厚度变化引入GAAFET进行工艺波动模拟,... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 环栅场效应管的发展和研究状况
    1.3 选题意义和研究内容
        1.3.1 论文选题及意义
        1.3.2 主要内容与结构
第二章 GAAFET器件设计与SRAM存储单元设计的讨论
    2.1 环栅场效应管的工艺介绍
    2.2 TCAD仿真工具Sentaurus的介绍
    2.3 环栅场效应管的器件结构设计及波动因素介绍
        2.3.1 基于TCAD工具的环栅场效应管结构设计
        2.3.2 环栅场效应管的工艺波动来源分析
    2.4 SRAM存储单元读写操作和噪声容限的讨论
        2.4.1 SRAM的常规读写操作
        2.4.2 SRAM的静态噪声容限
    2.5 本章小结
第三章 GAAFET器件的直流特性及工艺波动性分析
    3.1 GAAFET器件的电学特性仿真分析
    3.2 GAAFET器件不同工艺波动的研究
        3.2.1 随机掺杂波动对器件电学特性波动的影响
        3.2.2 界面陷阱波动对器件电学特性波动的影响
        3.2.3 金属功函数波动对器件电学特性波动的影响
        3.2.4 氧化层厚度波动对器件电学特性波动的影响
    3.3 不同波动因素的对比与相关性分析
        3.3.1 四种波动性的对比分析
        3.3.2 不同波动的相关性分析
    3.4 本章小结
第四章 基于GAAFET器件的SRAM存储单元研究
    4.1 常规6T-SRAM的设计与仿真分析
        4.1.1 SRAM的 TCAD混合模式仿真方法
        4.1.2 6 T-SRAM的性能仿真结果分析
    4.2 SRAM的稳定性与器件波动的关系
        4.2.1 SNM与 GAAFET器件工艺波动的关系
        4.2.2 SNM与阈值电压波动的关系
    4.3 SRAM存储单元电源电压降低的仿真验证
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
硕士在读期间科研成果
致谢



本文编号：3665893