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MOSFET栅氧化层陷阱对阈值电压的影响：TCAD仿真

共计 30 章节
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01
课程概述
MOSFET器件基本结构 · 阈值电压定义 · 栅氧化层陷阱的基本概念
课程概述MOSFET
02
TCAD仿真环境搭建
Sentaurus TCAD工具链介… · 项目创建与文件结构 · SDE结构编辑器入门
TCAD仿真环境搭建
03
MOSFET器件几何建模
定义衬底 · 源漏区 · 栅氧化层
MOSFET器件几何建模
04
材料与掺杂定义
硅 · 二氧化硅 · 多晶硅的材料参数设置
材料掺杂定义
05
网格划分策略
网格密度控制 · 关键区域（沟道 · 氧化层界面）的网格细化原则
网格划分策略网格密度控制
06
电极定义与接触
源极 · 漏极 · 栅极
电极定义接触
07
物理模型选择
迁移率模型 · 载流子统计模型 · 复合模型（SRH
物理模型选择迁移率模型
08
陷阱模型基础
陷阱类型（施主型 · 受主型） · 陷阱能级
陷阱模型基础陷阱类型
09
界面陷阱与氧化层陷阱的区别
界面态（Dit）与氧化层固定电荷 · 可动电荷的物理机制
界面陷阱氧化层陷阱的区别
10
陷阱对能带的影响
陷阱电荷引起的能带弯曲 · 表面势变化与阈值电压偏移的定性分析
陷阱对能带的影响陷阱电荷引起的能…
11
Sentaurus Device命令文件编写
输入文件结构 · 物理模型声明 · 求解器设置
SentaurusDevice
12
无陷阱基准仿真
仿真理想MOSFET的转移特性曲线（… · 提取基准阈值电压Vth0
无陷阱基准仿真MOSFET
13
引入单一能级陷阱
在栅氧化层中设置单一能级受主型陷阱 · 观察阈值电压变化
引入单一能级陷阱栅氧化层
14
陷阱浓度扫描
改变陷阱浓度（1e11~1e13 c… · 记录Vth偏移量并绘制关系曲线
陷阱浓度扫描e11
15
陷阱能级位置扫描
在禁带中移动陷阱能级（Ec-0.2e… · 分析对Vth的影响
陷阱能级位置扫描Ec-0.2e
16
陷阱层位置扫描
将陷阱层置于氧化层/硅界面 · 氧化层中部 · 栅极/氧化层界面
陷阱层位置扫描将陷阱层置于氧化…
17
氧化层厚度对陷阱效应的影响
固定陷阱参数 · 改变tox（2nm~10nm） · 观察Vth偏移变化
氧化层厚度对陷阱…固定陷阱参数
18
衬底掺杂浓度对陷阱效应的影响
固定陷阱参数 · 改变衬底掺杂（1e15~1e18 c… · 分析Vth偏移
衬底掺杂浓度对陷…固定陷阱参数
19
温度对陷阱效应的影响
在-40°C~125°C范围内仿真 · 分析陷阱电离率变化导致的Vth漂移
温度对陷阱效应的…40°C~125…
20
多陷阱能级组合仿真
同时设置多个能级的陷阱 · 模拟实际氧化层中陷阱的连续分布
多陷阱能级组合仿…同时设置多个能级…
21
陷阱电荷密度提取方法
从仿真结果中通过电容-电压（C-V）…
陷阱电荷密度提取…C-V
22
应力诱导陷阱生成
模拟栅极电压应力（如FN隧穿）后氧化… · 观察Vth退化
应力诱导陷阱生成FN
23
辐射诱导陷阱生成
模拟电离辐射（总剂量效应）在氧化层中… · 分析Vth负向漂移
辐射诱导陷阱生成模拟电离辐射
24
陷阱对亚阈值摆幅的影响
提取不同陷阱浓度下的亚阈值摆幅SS · 分析陷阱对开关特性的退化
陷阱对亚阈值摆幅…SS
25
陷阱对跨导的影响
提取不同陷阱浓度下的峰值跨导gm_m… · 分析陷阱对载流子迁移率的散射效应
陷阱对跨导的影响gm
26
陷阱对漏致势垒降低（DIBL）的影响
在Vds=0.05V和1.0V下仿真 · 分析陷阱对短沟道效应的加剧
DIBL陷阱对漏致势垒降…
27
TCAD与实验数据校准
将仿真结果与文献或实测的Vth偏移数… · 调整陷阱参数进行校准
TCAD实验数据校准
28
可靠性建模与寿命预测
基于陷阱生成动力学模型（如1/t模型… · 预测器件长期Vth漂移
可靠性建模寿命预测
29
课程项目设计
学生自主选题 · 设计包含特定陷阱分布的MOSFET · 完成仿真并撰写报告
课程项目设计学生自主选题
30
课程总结与展望
回顾陷阱对Vth影响的核心机制 · 讨论先进节点（FinFET · GAA）中陷阱效应的新挑战
课程总结Vth