杂质纵向高斯分布UTBB-SOI MOSFET的虚拟阴极阈值电压解析模型

韦素芬，陈红霞，李诗勤，黄长斌，刘 璟

(1.集美大学海洋信息工程学院，福建 厦门 361021；2.瑞芯微电子股份有限公司，福建 福州 350003)

0 引言

延续摩尔定律(More Moore)仍是当今集成电路技术发展的主要方向之一[1-2]。UTBB-SOI MOSFET不但具备传统FD-SOI MOSFET电流驱动能力高、消除kink效应等诸多优点；而且相比传统FD-SOI MOSFET来说，UTBB-SOI MOSFET还有更陡峭的亚阈值斜率[3]、更出色的短沟效应抑制能力、更显著的背栅对阈值电压和电流的调控能力[4]、更强的抗辐射能力、更好的耐高温性能。因此在延续摩尔定律时代，在高速、低压低功耗纳米集成电路应用中，具备出色的发展与应用前景[5]。

阈值电压是MOS器件解析模型中的重要模型参量，对器件的直流特性、频率特性和开关特性等具有重要影响。一直以来，从传统FD-SOI器件[6-7]到UTBB-SOI器件[8]，阈值电压模型一直是国内外的研究热点。目前，大多数关于UTBB-SOI MOSFET的研究都假设杂质在超薄体区均匀分布，然而无论是对于长沟重掺杂的器件，还是短沟轻掺杂或极轻掺杂的器件，这样的假设与实际工艺步骤之后产生的器件杂质分布特性都不相吻合，尤其是对于体区轻掺杂的UTBB-SOI器件而言，减少掺杂浓度的目的不仅是为了提高迁移率，也是为了尽量减小掺杂浓度不均匀对于器件电特性的影响。但，即使掺杂浓度降低到了1014～1015cm-3数量级，掺杂浓度的轻微不均匀特性仍会对纳米器件特性产生不可忽略的影响[9]。沟道非均匀掺杂对器件特性的影响随着尺寸的缩小而更显著。因此，研究体区杂质非均匀掺杂对器件阈值电压的影响有着重要的实际意义。……