具有辅助栅的新型低泄漏U沟道无结场效应晶体管

杨光锐　刘溪

摘 要：该文首次提出了一种具有辅助栅的U沟道无结场效应晶体管，通过研究各器件参数变化对所提出的新型器件性能造成的影响，来分析器件的电学特性。通过优化器件参数，关断状态时的反向泄漏电流会被有效减小，将优化后的器件与没有加辅助栅的U沟道无结场效应晶体管做对比仿真，得到它的I-V特性与亚阈值特性。该文中的所有仿真均使用Silvaco TCAD来完成。

关键词：U沟道无结 辅助栅 低泄漏电流 仿真优化

中图分类号：TN38 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0046-04

MOSFET按比例缩小到极端尺寸下会面临PN结制造工艺上的困难，而且器件性能会因为严重的短沟道效应恶化。无结场效应管是一种体内由同种物质均匀掺杂的晶体管，体内不存在任何金属结，这就会克服小尺寸下MOSFET中PN结生成所面临的由于自然分布与杂质散射等现象所需要进行复杂的热预算与超高的退火技术等挑战；而且无结场效应晶体管的有效沟道长度更长，对短沟道效应没那么敏感。无结场效应晶体管的一系列优点使其成为最有研究前景的现代半导体器件之一。无结场效应晶体管是通过栅极金属与半导体之间的功函数差来使沟道中的载流子全部耗尽实现器件的关断，所以，无结器件的厚度一般很薄，使器件关断容易；当器件的栅极加一定的偏压，沟道中的耗尽会减弱，器件中有部分载流子可以通过从源区流向漏区；栅极电压继续增大，当器件沟道中的耗尽完全消失时，此时器件处于平带状态，沟道完全开启；……