Efficient multisubband device simulations for nanoscaled field effect transistors including high-k dielectrics and III-V materials

针对纳米级场效应晶体管（包括高 k 电介质和 III-V 材料）的高效多子带器件模拟

• 批准号: 172002421
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Christoph Jungemann
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Theoretische Elektrotechnik (ITHE)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2015-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/172002421?language=en
• 关键词: Efficient; multisubband; device; simulations; nanoscaled

Seit Kurzem werden bei der Herstellung von integrierten Schaltungen aus Silizium sogenannte “Technology Boosters” wie SiGe, uniaxiale Verzerrung, Gateoxide mit hohen dielektrischen Konstanten und metallische Gateelektroden verwendet. Selbst III-V Halbleiter werden aufgrund ihrer exzellenten Elektronenbeweglichkeit als Kanalmaterialien in Erwägung gezogen. Ein Nachteil ist die schlechte Leistung der III-V-PMOSFETs bedingt durch die geringe Löcherbeweglichkeit, die eventuell mit den gleichen Mitteln verbessert werden kann wie die von Silizium. Ziel dieses Projekts ist es, die Entwicklung neuer MOS-Bauelemente durch systematische Untersuchung aller technologischen Optionen durch zuverlässige Simulationen zu unterstützen. Ein bestehender Simulator, der die 6 × 6 •p Schrödinger-, Poisson- und Boltzmann-Gleichung für allgemein verzerrtes Silizium oder SiGe und beliebige Oberflächen- und Kanalorientierungen löst, soll auf den Fall von Gatematerialien mit hohen dielektrischen Konstanten, metallischen Gateelektroden und III-V Halbleitern erweitert werden. Dies erfordert die Entwicklung von Streumodellen für Gatematerialen mit hoher dielektrischer Kontante und die Erweiterung der 6×6  • p Schrödinger-Gleichung auf III-V Materialien und N-Bänder. Die Boltzmann-Gleichung wird mit einem neuen, deterministischen Ansatz gelöst, der effizienter ist als der übliche Monte-Carlo-Algorithmus. Aufbauend auf den neusten Fortschritten bei determistischen Verfahren und einem Newton-Raphson-Ansatz für alle drei Gleichungen soll die Effizienz der Lösungsmethode weiter gesteigert werden. Damit neben dem Transport auch die Hochfrequenzeigen- schaften untersucht werden können, soll das Modell auf Kleinsignalanalyse und Rauschen erweitert werden.

它韦尔登是一种集成硅“技术助推器”，如硅锗、单轴整流器、栅极氧化物和金属栅极电流。自III-V Halbleiter韦尔登werden aufgrund ihrer exzellenten Elektronenbeweglichkeit als Kanalmaterialien in Erwägung gezogen. Ein Nachteil是III-V-PMOSFET的schlechte Leistung，由于存在Löcherbeweglichkeit，最终结果可能会与Silizium一样，而这种情况可能会与韦尔登一样。这两个项目是，开发新的MOS-Bauelemente通过系统的Untersuchung阿勒technologischen Optionen durch zuverläsouth Simulationen zu unterstützen。一个最好的模拟器，6 × 6 μ p薛定谔-，泊松-和玻尔兹曼-Gleichung为所有verzerrtes Silizium oder SiGe和beliebige Oberflächen-和Kanalorientierungen löst，soll auf den Fall von Gate materialien mit hohen dielektrischen Konstanten，metallischen Gate elektroden和III-V Halbleitern erweitert韦尔登。本文研究了具有高介电常数和6×6 μ· p薛定谔方程的门材料流模型在III-V族材料和N-Bänder族材料上的应用。玻尔兹曼-格林函数有一个新的确定性，它的有效性是蒙特-卡罗-高斯模型。在确定性试验和牛顿-拉夫森-安布尔模型的基础上，对所有三种Gleichungen进行了改进，以提高Lösungsmethode的有效性，但仍需韦尔登。即使是高频率的传输也会受到韦尔登，因此可以使用小信号分析和接收韦尔登的模型。

项目成果

On the modeling of Coulomb scattering in p-MOSFETs with hafnium based metal gate stacks

铪基金属栅极堆叠 p-MOSFET 中库仑散射的建模

• DOI: 10.1016/j.sse.2014.12.021
• 发表时间: 2015
• 期刊: 2014 15th International Conference on Ultimate Integration on Silicon (ULIS)
• 作者: A. Kuligk;B. Meinerzhagen
• 通讯作者: B. Meinerzhagen

A self-consistent solution of the Poisson, Schrödinger and Boltzmann equations for GaAs devices by a deterministic solver

通过确定性求解器对 GaAs 器件的泊松、薛定谔和玻尔兹曼方程进行自洽解

• DOI: 10.1109/sispad.2015.7292334
• 发表时间: 2015
• 期刊: 2015 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD)
• 作者: Z. Kargar;D. Ruić;C. Jungemann
• 通讯作者: C. Jungemann

Numerical aspects of noise simulation in MOSFETs by a Langevin–Boltzmann solver

• DOI: 10.1007/s10825-014-0642-4
• 发表时间: 2015-03
• 期刊: Journal of Computational Electronics
• 影响因子: 2.1
• 作者: Dino Ruić;C. Jungemann

Small signal and microscopic noise simulation of an nMOSFET by a self-consistent, semi-classical and deterministic approach

采用自洽、半经典和确定性方法对 nMOSFET 进行小信号和微观噪声仿真

• DOI: 10.1109/sispad.2015.7292248
• 发表时间: 2015
• 期刊: 2015 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD)
• 作者: D. Ruić;C. Jungemann
• 通讯作者: C. Jungemann