9、超低频隧道场效应晶体管（F - TFET）沟道掺杂变化对高频性能的影响分析

超低频隧道场效应晶体管（F - TFET）沟道掺杂变化对高频性能的影响分析

1. 引言

随着MOSFET物理栅长缩小至纳米级别，在块状硅中设计陡峭的冶金p - n结并减轻短沟道效应（SCEs）变得极具挑战性。双栅MOSFET技术因其出色的短沟道效应管理能力，成为最具可扩展性的MOSFET设计。不过，隧道场效应晶体管（TFET）因能在常温下实现低于60 mV/decade的亚阈值摆幅（SS），且在不影响关态电流的情况下进一步降低电源电压，受到了广泛关注。

对于器件缩小化，具有本征沟道的双栅TFET是理想选择，它能避免掺杂波动效应导致的阈值电压变化，还能提高载流子迁移率。由于体掺杂对调整阈值电压作用不大，本征沟道TFET需依靠栅极功函数来实现特定的阈值电压。

这里介绍一种模拟的单栅TFET（F - TFET），其沟道内插入了指状源极，并分析不同沟道掺杂水平（NC，范围从$10^{14} cm^{-3}$到$10^{18} cm^{-3}$）的影响。F - TFET具有增强的源 - 沟道界面，可实现更高的导通电流（$I_{ON}$），同时限制了漏 - 沟道界面，减少了源漏之间的直接隧穿，有助于降低双极传导。通过能带图、电场和模拟 - 射频参数来分析器件性能，该器件在改善直流/模拟和高频品质因数（FOMs）方面表现出色，是低功耗器件的可行候选者。

2. 模拟器件结构与参数

F - TFET的结构中，沟道区域内有指状超薄源极。源极采用高硼掺杂（P型，$10^{20} cm^{-3}$）的$Si_{0.5}Ge_{0.5}$合金，漏极和沟道材料为硅（漏极砷掺杂，$5×10^{18} cm^{-3}$，沟道掺杂从$10^{14}$到$10^{18}