Strukturnahe Modellierung von Nanoscale Multiple-Gate FETs zur Schaltungssimulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Klös
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182932826

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass ein umfassendes Strukturmodell für die Elektrostatik in dotierten junction-based und junctionless DG-MOSFETs entwickelt wurde, welches die Formulierung analytisch geschlossener Gleichungen zur Implementierung in Schaltungssimulatoren möglich machte. Das Modell erfordert eine minimale Anzahl von Parametern, welche alle einen hohen Bezug zur Bauelementstruktur aufweisen. Zweidimensionale Effekte wurden konsequent berücksichtigt. Teilweise erfolgte bereits eine Erweiterung auf Triple-Gate-Strukturen durch Berücksichtigung dreidimensionaler Effekte. Die abgeleiteten Stromgleichungen für die betrachteten Bauelemente verwenden eine einheitliche Beschreibung der beweglichen Ladung für alle Betriebszustände. Quantisierungseffekte und der Effekt der Volumeninversion wurden berücksichtigt. Mit diesen Resultaten konnten die wesentlichen Ziele des Projekts erreicht werden, sogar mit der notwendig gewordenen Ergänzung für dotierte junction-based und junctionless Transistorstrukturen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “MOS³: A New Physics-Based Explicit Compact Model for Lightly Doped Short-Channel Triple-Gate SOI MOSFETs,” IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 59, No. 2, pp. 349-358, Feb. 2012
  A. Kloes, M. Schwarz, T. Holtij
  
• „Analytical compact modeling framework for the 2D electrostatics in lightly doped double-gate MOSFETs,” Solid-State Electronics, Vol. 69, pp. 72-84, March 2012
  M. Schwarz, T. Holtij, A. Kloes, B. Iñíguez
  
• Compact Model for Short-Channel Junctionless Accumulation Mode (JAM) Double Gate MOSFETs, Special Issue of IEEE Trans. Electron Devices on: “Compact Modeling of Emerging Devices”
  T. Holtij, M. Graef, F. Hain, A. Kloes, B. Iñiguez
  
• Performance Study of a Schottky Barrier Double-Gate MOSFET Using a 2D Analytical Model, IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 60, No. 2, pp. 884-886, February 2013
  M. Schwarz, T. Holtij, A. Kloes, B. Iniguez
  
• Quantum Confinement and Volume Inversion in MOS³ Model for Short-Channel Tri-Gate MOSFETs, IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 60, No. 8, August 2013
  A. Kloes, M. Schwarz, T. Holtij, A. Navas
  
• Threshold Voltage, and 2D Potential Modeling Within Short-Channel Junctionless DG MOSFETs in Subthreshold Region, Solid State Electron, Vol. 90, pp. 107-115, December 2013
  T. Holtij, M. Schwarz, A. Kloes, B. Iniguez