1.一种负电容场效应晶体管中抑制随机掺杂效应的建模方法,其特征在于:计算具体工艺技术节点MOSFET器件掺杂浓度的标准偏差,通过集成电路器件及电路仿真软件HSPICE,扫描栅电压VGS,使其在0V至1V之间变化,并进行蒙特卡洛仿真,在不同栅电压下各产生5000个样本数据;
通过HSPICE软件,提取MOSFET的栅极电容CG,漏源电流ID,亚阈斜率SS,及阈值电压VT随VGS变化的均值、标准差、偏度和峰度,估计随机掺杂效应对MOSFET器件参数影响的程度;
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选取氧化铪作为铁电材料,取其剩余极化值在1μC/cm 至5μC/cm 之间,矫顽电场在
0.5MV/cm至1.0MV/cm之间,并使得该材料膜的厚度TFE在5nm‑25nm之间,制作一个与MOSFET匹配的电容器,上述参数可以保证该电容器工作在负电容模式且不出现滞回效应;
根据公式 其中 计算得到该负电容的值,并将其串联到MOSFET的栅极后集成在MOSFET上,构成一个负电容MOSFET器件,称其为NC‑FET器件,其中Ec表示矫顽电场,Pr表示剩余极化值;
构建NC‑FET的等效电容模型,得到从外部栅极看进去的等效电容计算公式:其中 Cox表示栅氧化层电容,CD表示MOSFET沟道耗尽层电容,并根据串联电容的分压公式得到内部栅极上电压VG与外部栅电压VGS的关系为:在保持外部栅电压VGS在0V至1V之间不变的情况下,重新分析内部栅电压VG作用下MOSFET性能参数在随机掺杂效应影响下的CEQ、IDNC、SSNC=SS/Av和DIBLNC=DIBL/Av变化的均值、标准差、偏度以及峰度,并与未串联负电容时的值进行比较,其中IDNC表示负电容场效应晶体管的沟道电流,SSNC表示负电容场效应晶体管的亚阈斜率,DIBL表示漏致势垒降低,Av表示内部电压放大倍数,DIBLNC表示负电容场效应晶体管的漏致势垒降低效应。