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目前,为了满足集成电路的尺寸和性能的要求,MOSFET的特征尺寸也被要求缩小到亚100 nm领域,传统MOSFET器件所采用的沟道材料和器件结构难以克服限制器件进一步缩小的基本物理障碍。比如由此产生的短沟道效应将会变得十分严重;在较低的阈值电压时,既要获得较高的驱动电流,同时又要维持较小的关态漏电流。为了能够抑制短沟道效应和实现CMOS驱动电流的匹配,新型结构(Si/SiGe异质结和SGOI结构)和新型材料(应变Si和应变SiGe) MOSFETs被相继提出来。 绝缘层上SiGe沟道(SGOI) p-MOSFET是一种新颖的结构器件,它可以有效地提高载流子迁移率、增大驱动电流和抑制结漏电流。本文采用二维数值模拟分别从应变SiGe沟道的Ge合金组分和温度对器件电学特性的影响两个方面进行了研究。与传统的SOI p-MOSFET相比,SGOI p-MOSFET的漏-源饱和电流几乎要高出两倍,亚阈值电流也要高出1-3个数量级。随着Ge合金组分的增加,SGOIp-MOSFET的总体电学性能有所提高。对于不同温度条件下的SGOI p-MOSFET,计算结果表明:随着器件温度的上升,漏-源饱和电流将单调减小;亚阈值摆幅的改变量ΔS与温度基本上成线性关系;阈值电压不断向正方向偏移。通过考虑自热效应的影响,不同Ge合金组分器件的漏-源饱和电流均有不同程度的降低。在相同的漏偏压时,器件内部最高温度随着栅偏压的增大而升高。模拟结果将为实际制备小尺寸、高性能的SGOI MOS器件提供可靠的参考。 SGOI衬底上应变Si沟道p-MOSFET结合了应变Si沟道和SGOI结构两者的优势,本文采用二维数值模拟研究了应变Si沟道中应变的大小(弛豫SiGe层Ge合金组分)对器件亚阈值特性、输出特性、亚阈值摆幅和跨导特性的影响。此外,还模拟分析了不同Ge合金组分条件下应变Si沟道和弛豫SiGe层中空穴密度分布,以及应变Si沟道中空穴电流密度。