Модель расчета удельной емкости SiC МОП транзистора с глубокими примесями и уровнями захвата

Электроника

Abstract

Работа посвящена расчету параметров и характеристик, а также исследованию физических явлений, протекающих в наноразмерных металл-оксид-полупроводниковых (МОП) транзисторах на основе перспективного материала карбида кремния (SiC). При расчетах учтены квантово-размерные явления, связанные с наличием короткого и узкого канала у транзистора, а также двумерность протекающих физических явлений под затвором.

При выполнении работы были исследованы легирующие примеси и их глубокие уровни в запрещенной зоне кристаллов карбида кремния и в различных структурах на их основе и, в частности, МОП транзисторах. Исследованы различного рода центры захвата (ловушки), причины и механизмы их появления в структурах на основе карбида кремния и, в частности, МОП транзисторах. Выявлено, что изменение концентрации ловушек (центров захвата) и глубины энергетических уровней, создаваемых примесями в карбиде кремния, меняет уровень модуляции канала наноразмерного МОП транзистора на основе карбида кремния.

В работе приведены результаты теоретического исследования зависимостей удельной емкости наноразмерного МОП транзистора на основе карбида кремния с учетом того, что примеси в канале транзистора являются глубокими, а в запрещенной зоне присутствуют центры захвата для электронов. Зависимости получены с учетом присутствия поверхностных состояний и двумерного распределения потенциала под затвором. При расчетах также учтено, что пороговое напряжение зависит от длины и ширины канала, а подвижность носителей зависит от температуры, электрического поля и концентрации примесей. Предложена аналитическая модель расчета удельной емкости между затвором и подложкой МОП транзистора с субмикронным каналом. Разработан программный пакет в среде программного обеспечения "Mathematica" для автоматизированного расчета и исследования основных параметров и характеристик наноразмерного SiC МОП транзистора на основе предложенной модели