论文摘要
半导体器件模拟工具通过数值计算,让我们以虚拟的方式考察半导体器件内部的工作和物理过程,从而帮助我们分析和理解器件的工作原理和特性,探索器件性能的改进方法。本论文应用技术计算机辅助设计(TCAD)工具,模拟金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的可靠性和相关测试方法。首先,我们介绍了TCAD常用器件模拟工具ATLAS和Medici的使用方法。通过模拟传统MOSFET的电流电压特性,我们详细解释了模拟输入文件中的具体指令。然后,我们使用TCAD工具和Matlab软件对电荷泵浦(CP)测量方法进行了模拟,并提出了一个图解方法来解释MOSFET的CP测量过程和结果。结合模拟结果,我们把测量中的主要物理过程表示在一幅图中,同时也用模拟结果和图解表示解释了用于可靠性研究的改进的CP测量方法。最后,我们用TCAD工具模拟了隧穿晶体管(TFET)的特性,考察了TFET器件的可靠性并与传统MOSFET做了比较。我们发现,TFET的驱动电流Id的退化主要受到隧穿结附近～10nm范围内界面陷阱和氧化层电荷的影响。与实验结果的比较表明,界面陷阱的产生能够很好地解释偏压温度不稳定性(BTI)的实验结果,而氧化层电荷的产生则能够很好地解释在热载流子(HC)应力下Id的退化结果。
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