橫向多柵極SOI MOS的研究及電路應(yīng)用.pdf

1、在VLSI的設(shè)計中,為了提高電路的性能價格比,較為重要的一點就是考慮節(jié)省芯片面積.由于SOI技術(shù)除了功耗低、速度快等特性外,還具有寄生電容小、無閂鎖效應(yīng)、抗輻照耐高溫等突出優(yōu)點.本文提出一種可以實現(xiàn)單管多驅(qū)動的橫向多柵極SOI MOS器件結(jié)構(gòu),并且應(yīng)用于神經(jīng)元的突觸電路和匹配電路設(shè)計中,以橫向多柵極器件代替普通MOS器件,可以節(jié)省芯片面積. 利用三維器件模擬軟件ISE TCAD,結(jié)合0.5μm全耗盡SOI工藝,建立符合亞微米級要

2、求的橫向多柵極SOI MOS和普通SOI MOS三維器件結(jié)構(gòu)模型.在相同的結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)條件下,對橫向多柵極結(jié)構(gòu)和普通MOS結(jié)構(gòu)垂直溝道方向以及溝道電流方向上的電子空穴濃度、電子空穴電流密度、電子遷移率以及電子飽和速率進(jìn)行了比較分析,比較結(jié)果表明橫向多柵極SOI MOS器件僅僅在柵極存在的區(qū)域存在電流通路；柵極間的裸漏區(qū)域并沒有受到柵極間強(qiáng)電場的影響而出現(xiàn)電流通路；而且柵極覆蓋下源漏區(qū)也沒有受到柵極縱向強(qiáng)電場的影響.在這個基礎(chǔ)之上,對橫

3、向多柵極SOI MOS器件的輸出特性以及轉(zhuǎn)移特性進(jìn)行了特性仿真分析,并且與相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的普通SOI MOS器件進(jìn)行了比較,模擬結(jié)果表明橫向多柵極器件的驅(qū)動電流與其柵極寬度成正比；而且橫向多柵極器件的柵極寬度與普通MOS器件的溝道寬度相同的情況下,它們的飽和漏電流幾乎相同；橫向多柵極SOI MOS器件柵極工作狀態(tài)的變化并不影響閾值電壓的改變,并且與普通SOI MOS器件的閾值電壓一致. 此外,提出一套適合橫向多柵極器件的頂層工藝流