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潘瑜,常瑞恒,顾祥,王印权,谢儒彬
PAN Yu, CHANG Ruiheng, GU Xiang, WANG Yinquan, XIE Rubin
摘要: 研究SOI CMOS器件在极低温下的器件特性:在300 K、250 K、200 K、150 K和77 K五个温度点下,对1.5 V和5 V SOI器件多特征尺寸结构进行圆片级测试。实验结果表明,随着温度从300 K降低至77 K,器件的阈值电压和饱和电流逐渐增大,漏电流逐渐降低。结合仿真数据对实验现象进行分析,随着温度降低,一方面,载流子浓度下降导致费米能级向导带或价带移动,需施加更高栅压以形成有效导电沟道,造成阈值电压升高;同时,亚阈值区载流子数量的减少会导致漏电流降低;另一方面,半导体材料中晶格的热振动减弱,载流子在输运过程中所受的晶格散射概率大幅降低,声子散射作用降低,载流子平均自由程相应增加,从而提升了迁移率,迁移率的提升增强了载流子在亚阈值区的输运能力,饱和电流增大。