高k栅栈MOSFET共振隧穿模型

摘要：

针对高介电常数(k)栅堆栈金属氧化物场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的实际结构,建立了入射电子与界面缺陷共振的高k栅栈结构共振隧穿模型.通过薛定谔方程和泊松方程求得SiO2和高k界面束缚态波函数,利用横向共振法得到共振本征态,采用量子力学转移矩阵法求得共振隧穿系数,模拟得到的栅隧穿电流密度与文献中实验结果一致.讨论了高k栅几种介质材料和栅电极材料及其界面层(IL)厚度、高k层(HK)厚度对共振隧穿系数的影响.结果表明,随着HfO2和Al2O3厚度减小,栅栈结构的共振隧穿系数减小,共振峰减少.随着La2O3厚度减小,共振峰减少,共振隧穿系数却增大.随着SiO2厚度增大,HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈结构的共振隧穿系数都减小,共振峰都减少.TiN栅电极HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈比相应多晶硅栅电极栅栈结构的共振隧穿系数小很多,共振峰少.

关键词：高k堆栈栅、MOSFET、共振隧穿

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分类号：O471.1(半导体物理学)

资助基金：国家自然科学基金61076101;中央高校基本科研业务研究基金k50511050004

在线出版日期：2012-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1040-1047