郝敏如 胡辉勇 廖晨光 王斌 赵小红 康海燕 苏汉 张鹤鸣

(西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体材料与器件重点实验室,西安 710071)

1 引 言

随着微电子集成电路技术的快速发展,以互补型金属氧化物为核心的半导体技术已进入纳米尺度.栅氧化层厚度仅有几个纳米,导致沟道反型层中的载流子隧穿栅氧化层概率增大,从而增大了单个器件的栅电流及静态功耗,而当前的集成电路已进入超大规模,因此引起整个电路静态功耗急剧增大[1−3],因此对栅隧穿电流的研究越来越重视[4].载流子迁移率高、带隙可调且与传统Si工艺兼容等为应变Si技术的优势,是目前提高应变集成技术的重要途径之一[5].随着应变集成器件及电路技术在空间、军事等领域的广泛应用,在辐照条件下应变集成器件及电路的应用将会越来越多,因此辐照特性及加固技术对应变集成器件的研究越来越重要[6−8].在总剂量辐照条件下,围绕弛豫和应变Si MOSFET研究器件电学特性的退化[9,10],其中栅隧穿电流作为在总剂量辐照条件下器件退化的重要参数指标,仅有少量研究基于实验分析[1,11,12],而对于相应的理论模型研究甚少.

因此,针对以上问题,本文基于γ射线辐照下单轴应变Si纳米NMOSFET载流子的微观输运机制以及量子效应,建立了总剂量辐照下小尺寸单轴应变Si NMOSFET栅隧穿电流模型,应用Matlab对该模型进行了模拟仿真,分析了总剂量、器件几何参数、物理参数等对栅隧穿电流的影响……