二維高濃度砷化鎵金半場效電晶體模擬

Abstract

二維半導體模擬程式是目前半導體元件設計的必須工具。一套新的廣泛的考慮到高濃 度效應的砷化鎵金半場效電晶體的模擬程式已經發展完成。高濃度的砷化鎵金半場效 電晶體濃度增高時，傳統的砷化鎵半場效能電晶體的模擬程式已面臨準確度的問題。 一個完全相合的（Ｓｅｌｆｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ）描述電子在高濃度的半導體元件 的行為模型被使用，這個模型使得考慮到高濃度效應時，能便利地處理波以森（Ｐｏ ｉｓｓｏｎ），連續性（Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ），及隱態（ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａ ｔｅ）方程式。而有效能帶萎縮效應（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｂａｎｄ－ｇａｐ ｎ ａｒｒｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）包含真能帶萎縮效應與費米統計（Ｆｅｒｍｉ－ Ｄｉｒａｃ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ）效應。高濃度效應以二個能態參數表示，有效 能帶萎縮與有效不對稱係數（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｓｙｍｅｔｒｙ ｆａｃｔｏ ｒ）。而另一參數，活性係數（ａｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）用來 代表與傳統的模擬方法比較的非理想性（ｎｏｎｉｄｅａｌｉｔｙ）。 考慮高濃度效應的二維半導體模擬程式的結果顯示，與傳統的模擬方法比較，此效應 對深入電位（ｂｕｉｌｔ ｉｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ），臨界電壓（ｔｈｒｅｓｈ ｏｌｄ ｖｏｌｔａｇｅｌ）有增加的效果。對電流、偏導（ｔｒａｎｓ ｃｏｎ ｄｕｃｔａｎｃｅ）及電流截止增益頻率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｇａｉｎ ｃｕｔ－ｏ ｆｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ），電容有負偏移效果。此套新的且廣泛的二維模擬程式 可以在砷化鎵與矽的金半場效電晶體超大型積體電路使用。