SOI结构中的薄体效应

Abstract: 本文使用计算机模拟技术,研究了SOI结构中各部分的电势分布和载流子分布.模拟结果表明:对于有均匀掺杂的P型再结晶硅膜的SOI结构,当硅膜厚度小平相应的最大耗尽层厚度时,会出现“薄体效应”.它表现为:在内层氧化层厚度一定时,再结晶膜愈厚,阈电压愈高;在再结晶膜厚度一定时,内层氧化层愈厚,阈电压愈低,最后达到一个定值,与内层氧化层的厚度无关.正界面电荷进一步降低了由P型再结晶膜构成的SOI结构的阈电压.模拟计算表明,为使SOI结构不出现薄体效应,设计原则就是使适当掺杂的再结晶膜厚度大于最大耗尽层厚度.在硅膜厚度小于最大耗尽层厚度时,为使薄体效应的影响减小,应该采用比较低的硅膜掺杂浓度,比较厚的内层氧化硅层.模拟计算表明,利用薄体效应,可以形成以单晶硅为衬底的,阈电压较低的新型薄膜MOS晶体管.模拟计算还表明,对于薄硅膜的SOI结构,用耗尽层近似推出的阈电压公式是一个简单和比较准确的公式.

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