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基于SGOI和CESL结构的新型应变硅NMOSFET的有限元研究
基于SGOI和CESL结构的新型应变硅NMOSFET的有限元研究
摘要：
近年来，随着半导体技术的发展，应变硅器件因其在性能和功耗方面的优势，逐渐成为集成电路领域的重要研究课题。本文以应变硅器件中的NMOSFET为研究对象，通过有限元模拟方法进行了基于SGOI和CESL结构的新型应变硅NMOSFET的性能研究。研究表明，该结构能够显著改善器件的载流子迁移率和开关速度，提高器件的性能。
关键词：应变硅，有限元模拟，NMOSFET，SGOI，CESL
1.引言
随着芯片尺寸的减小和功耗的需求，应变硅器件作为一种新型的器件结构，具有很好的应用前景。NMOSFET是集成电路中最常用的器件之一，因此研究基于应变硅的NMOSFET对于集成电路性能的提升具有重要意义。
2.SGOI和CESL结构
应变硅器件中常用的结构包括SGOI和CESL。SGOI（StrainedSilicon-on-Insulator）结构是通过在硅基底上生长应变硅薄膜来引入应变效应，从而提高载流子迁移率。CESL（ChannelEngineeringStressorLiner）结构是将应变硅薄膜和应变硅缓冲层之间添加一层材料，通过应力传递机制进一步增加应变效应。
3.有限元模拟方法
本文使用有限元模拟方法对基于SGOI和CESL结构的新型应变硅NMOSFET进行性能研究。有限元模拟方法通过将器件划分成有限个小网格，求解每个小网格上的场量的变化，从而得到整个器件的特性。
4.结果与讨论
通过有限元模拟，我们得到了基于SGOI和CESL结构的新型应变硅NMOSFET各项性能的参数。
4.1载流子迁移率
我们发现，在SGOI和CESL结构下，载流子迁移率明显提高。这是因为应变效应使得晶格弛豫减小，从而提高了载流子迁移率。
4.2开关速度
应变硅器件中的NMOSFET的开关速度也得到了显著提升。这是因为应变效应能够缩小通道长度，从而减小了通道电阻，加快了开关速度。
4.3功耗
由于载流子迁移率的提高和开关速度的加快，器件的功耗也得到了降低。这对于集成电路的功耗优化具有重要意义。
5.结论
本文基于SGOI和CESL结构，通过有限元模拟方法对新型应变硅NMOSFET的性能进行了研究。研究结果表明，该结构能够显著提高器件的载流子迁移率和开关速度，降低功耗，具有较好的应用潜力。