Si基Ge沟道MOSFET阈值电压模型研究

摘要

阈值电压是MOSFET的特别重要参数之一，阈值电压会直接影响到器件沟道的反型和器件的工作电压。对于小尺寸的器件来说，如果沟道掺杂过重，这会导致阈值电压升高，器件的功耗会增大，会很大程度上降低器件的可靠性。而且，随着沟道长度和栅氧化物厚度的减小，栅控电荷也会随着他们的减小而减少，从而会出现显著的短沟道效应，从而也会严重影响阈值电压，因此建立有效和合理的阈值电压模型对MOS器件的设计和制备都是很必要的。
　　 目前对Si基Ge沟道MOS器件的研究主要有埋层Ge沟道和表面Ge沟道的MOSFET，器件大都是以SiGe缓冲层作为虚拟衬底。国外有对Si基Ge沟道MOSFET的实验研究，但有关器件模型的研究较少，特别是有关阈值电压模型的研究国内外尚未见报道。本文首先通过求解泊松方程，在综合考虑短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压的影响的基础上，得出了Si基表面Ge沟道pMOSFET的阈值电压模型，模型计算的结果与实验数据吻合良好。然后利用本文建立的模型分析了器件的各种参数比如沟道长度、栅氧化层厚度、衬底掺杂浓度等对阈值电压的影响。