收藏本站
收藏 | 论文排版

隧穿场效应晶体管关键工艺研究

赵鹰翔  
【摘要】:随着集成电路领域的日益发展,芯片集成度不断提高的同时MOSFET器件尺寸也在不断缩小。当今,尺寸缩小所带来的功耗增大问题变得越来越重要,对于传统的MOSFET器件,功耗与性能间的取舍已经成为了越来越难以解决的矛盾。在室温下,由于受到热载流子发射工作机理的限制,MOSFET的亚阈值摆幅(Subthreshold Swing)不会低于60 mV/dec,而隧穿场效应晶体管(TFET)作为一种新型低功耗器件,其工作机理为载流子的带带隧穿(BTBT),器件亚阈值摆幅可以突破60 mV/dec的限制,从而能够大幅度降低器件的静态功耗。并且TFET器件还兼顾关态电流低以及工艺兼容度高的优点,所以被认为是替代MOSFET的最有力竞争者之一。但TFET器件目前仍存在一些自身问题,例如:TFET的开态电流普遍比较小,器件平均亚阈值摆幅(SS_(avg))没有达到理想值等。目前,不少国内外专家学者都在通过研究新型结构以及应用新型材料来解决TFET所存在的问题,其中国内研究者对于TFET器件的工艺实验开展较少。为探究这些问题的解决办法,本文通过对TFET器件结构进行改进,并通过工艺制备的方法探究了关键工艺对于TFET器件性能的影响与优化。具体研究内容如下:1.本文深入探究了TFET器件的工作机理,并通过对TFET工作性能的影响因素进行分析,对TFET器件结构进行了优化。通过将栅极伸入源区完成栅-源交叠,从而增加了隧穿结的隧穿面积以及源-沟道界面的隧穿电场,仿真结果表明此种结构优化能够使器件性能得到良好改善。2.本次实验完成对了TFET器件的工艺制备,并结合仿真数据对TFET实验工艺做了初步探索,其中关键工艺流程在于离子注入,薄膜生长,以及快速热退火环节。3.本文通过测试详细分析了器件的欧姆接触,C-V特性以及界面陷阱。结合仿真数据分析了源、漏区离子注入导致的欧姆接触差异,退火对于欧姆接触的影响以及片上各区域的工艺偏差。并通过分析C-V正反向扫描出现的曲线迟滞以及频散特性的异常“突起”对栅介质-半导体界面的陷阱电荷进行了表征。4.分析了器件的栅漏电流以及转移特性,其中栅漏电流较小,在nA量级以下。器件的开关比约为10~2,最小亚阈值摆幅约为108 mV/dec,平均亚阈值摆幅超过230mV/dec。器件的开关特性和栅控能力受到接触电阻较大以及界面陷阱电荷的影响表现不够理想,并且在相隔一个月后的第二次测试时发现栅漏电流急剧增大,C-V特性完全失去规律,证明栅介质层的质量随时间退化非常明显,最终导致器件失效。5.对本次实验进行总结。实验结果表明器件展现出一定了栅控能力,虽然器件特性没有预期中理想,但本次实验为之后的研究做出了探索和尝试,并找到了一些优化方案,例如:今后可以在关键工艺中增加更多的参数对比组以及单步工艺测试来优化实验条件,并且应该对样片进行钝化处理以保证栅介质薄膜质量,防止氧化层退化致使器件失效。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 李珍;翟亚红;;铁电负电容场效应晶体管器件的研究[J];压电与声光;2019年06期
2 常春蕊;赵宏微;刁加加;安立宝;;碳纳米管用于场效应晶体管的应用研究[J];科技导报;2016年23期
3 张玉萍;;隧穿场效应晶体管的特性分析[J];通讯世界;2017年03期
4 陈云生;;离子液体场效应晶体管[J];电世界;2012年05期
5 王强;曹伟东;章国安;陆健;;极化电压与铁电场效应晶体管漏极电流的稳定性关系[J];南通大学学报(自然科学版);2012年02期
6 武建国;;贴片场效应晶体管工作原理及检测(上)[J];家电检修技术;2011年21期
7 武建国;;贴片场效应晶体管工作原理及检测(下)[J];家电检修技术;2011年23期
8 杨盛谊;陈小川;尹东东;施园;娄志东;;有机光敏场效应晶体管研究进展[J];半导体光电;2008年06期
9 Paul O’Shea;;研究者用碳60制造出高性能场效应晶体管[J];今日电子;2008年04期
10 江兴;;研究者用碳60制造出高性能场效应晶体管[J];半导体信息;2008年04期
11 孙再吉;;碳60制作的高性能场效应晶体管[J];半导体信息;2008年05期
12 ;书屋[J];机电产品市场;2007年06期
13 张玉薇;王华;任鸣放;丘伟;;铁电场效应晶体管的建模与模拟[J];现代电子技术;2006年01期
14 王大伟,李先文,刘亚强;药物敏感场效应晶体管测定阿托品的研究[J];分析科学学报;2002年03期
15 云天;几种国外双栅场效应晶体管特性参数[J];国外电子元器件;2001年02期
16 王华,于军,周文利,王耘波,谢基凡,周东祥,朱丽丽;铁电场效应晶体管[J];电子元件与材料;2000年02期
17 李先文,黄西潮,黄强;药物敏感场效应晶体管的研究 Ⅲ磷钨酸-麻黄碱敏感场效应晶体管的研制与应用[J];分析科学学报;1998年04期
18 徐立生,马素芝,何建华;通信卫星用GaAs微波场效应晶体管可靠性快速评价技术[J];半导体情报;1999年06期
19 ;Hi-Fi用低噪音场效应晶体管[J];音响技术;1994年00期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈永真;;新型高耐压大功率场效应晶体管[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
2 赵广耀;董焕丽;江浪;赵华平;覃翔;胡文平;;并五苯类似物单晶场效应晶体管及其在乙醇气体探测中的应用[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-08纳米晶体及其表征[C];2012年
3 孙向南;狄重安;王鹰;刘云圻;;高性能阈值电压可调控场效应晶体管的制备[A];中国化学会第26届学术年会有机固体材料分会场论文集[C];2008年
4 黄学斌;朱春莉;郭云龙;张仕明;刘云圻;占肖卫;;卟啉-三并噻吩共轭聚合物的合成及其场效应晶体管特性[A];中国化学会第26届学术年会有机固体材料分会场论文集[C];2008年
5 张亚杰;董焕丽;胡文平;;基于酞菁铜有机单晶微纳米带的双极性场效应晶体管及化学传感器[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
6 刘南柳;周焱;彭俊彪;裴坚;王坚;;提拉法制备图案化有机纳米线场效应晶体管[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
7 温雨耕;狄重安;吴卫平;郭云龙;孙向南;张磊;于贵;刘云圻;;硫醇修饰对N-型苝酰亚胺场效应晶体管性能的影响[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
8 蒋丽梅;明浩;周益春;;基于相场理论的铁电场效应晶体管有限元模型[A];2018年全国固体力学学术会议摘要集(上)[C];2018年
9 张贺丰;刘倩;申霖;华玉林;邓家春;印寿根;;苏氨酸场效应晶体管电流异性的研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
10 李谊;刘琪;王立伟;王喜章;胡征;;具有高迁移率及低阈值电压特征的并五苯薄膜场效应晶体管的制备[A];中国化学会第28届学术年会第5分会场摘要集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 芦宾;新型隧穿场效应晶体管模型及结构研究[D];西安电子科技大学;2019年
2 周久人;基于铁电材料的负电容场效应晶体管研究[D];西安电子科技大学;2019年
3 李伟;隧穿场效应晶体管的新结构设计及应用研究[D];西安电子科技大学;2019年
4 王洪娟;超低功耗陡峭亚阈值摆幅场效应晶体管理论研究[D];西安电子科技大学;2019年
5 于宁;面向三维碳纳米管场效应晶体管制造的微纳操作机器人组装方法研究[D];北京理工大学;2017年
6 张怡宇;InGaMgO/InGaZnO异质结材料和器件性能研究[D];电子科技大学;2019年
7 邓巍;有机半导体微纳单晶材料图案化阵列的组装及其在场效应晶体管中的应用[D];苏州大学;2017年
8 熊灿;基于电解质栅控场效应晶体管的生物传感器在食品质量安全检测领域的应用研究[D];合肥工业大学;2018年
9 王萍;新型纳米无结场效应晶体管研究[D];西安电子科技大学;2018年
10 陈茜;半导体接触界面对场效应晶体管电学性能的调控及其机制研究[D];东北师范大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡明皓;二硫化钼场效应晶体管的制备及性能研究[D];中国石油大学(北京);2018年
2 维帅;高性能二硫化锡场效应晶体管构筑及其光电性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
3 沈天泽;二维材料的转移方法及其场效应晶体管器件的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
4 曹焕琦;基于氧化铟纳米线场效应晶体管制备及其电学性能研究[D];西安工程大学;2019年
5 乔帅;二维材料WS_2光电特性研究[D];国防科技大学;2017年
6 王春峰;基于P沟道CuAlO_2的场效应晶体管性能研究[D];青岛大学;2019年
7 宋龙飞;电纺制备的金属氧化物纳米纤维在场效应晶体管中的应用[D];青岛大学;2019年
8 闫志蕊;异质结隧穿场效应晶体管的结构优化研究[D];西安电子科技大学;2019年
9 刘梦;U型栅结构隧穿场效应晶体管电学特性的研究[D];西安电子科技大学;2019年
10 赵鹰翔;隧穿场效应晶体管关键工艺研究[D];西安电子科技大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 吴苡婷;复旦科学家开发新型场效应晶体管传感器[N];上海科技报;2019年
2 本报记者 郑晋鸣 本报通讯员 孙好;“要瞄准前沿,更要敢于引领前沿”[N];光明日报;2017年
3 记者 刘霞;美研制出新式超导场效应晶体管[N];科技日报;2011年
4 刘霞;隧道场效应晶体管可为计算机节能99%[N];科技日报;2011年
5 湖南 黄金贵 编译;场效应晶体管传感器的偏置点电路[N];电子报;2013年
6 记者 吴长锋 通讯员 杨保国;我科学家成功制备二维黑磷场效应晶体管[N];科技日报;2014年
7 刘霞;英美研发出首个高温自旋场效应晶体管[N];科技日报;2010年
8 成都 史为 编译;场效应晶体管和晶体三极管[N];电子报;2013年
9 本报记者 胡雅清;500亿豪赌 京东方押宝高世代线[N];中国经营报;2010年
10 记者 张玮炜;“高交会”大连展团丰收[N];大连日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978