《表2 不同鱼鳍宽度Fw下，SS与DIBL取值列表》

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《多栅Fin FET性能研究及参数优化》

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有研究表明，三栅FinFET的器件性能很大程度上依赖于器件的鱼鳍宽度Fw及鱼鳍高度Fh。原因可能是它们在一定程度上决定沟道横截面积以及栅氧化层电容的大小[11]。图4给出鱼鳍宽度Fw取5 nm、10 nm及15 nm时三栅FinFET转移特性曲线图，并在表2列出对应的器件亚阈值参数，根据仿真结果，当鱼鳍高度Fh保持不变时，随着鱼鳍宽度Fw的增加，器件亚阈值参数增加，短沟道效应恶化[1，6，8，12-14]。有文献指出[12，15]，对于三栅FinFET其栅极长度与鱼鳍宽度之比（Lg/Fw）对器件亚阈值特性也有较影响，图5给出一定鱼鳍高度下，栅极长度与鱼鳍宽度之比（Lg/Fw）对SS及DIBL的影响，从图中可以看出当Lg/Fw取值大于1.5时，SS及DIBL可保持在65 m V/dec，20 mV以下，基本处于理想取值范围之内。为进一步研究栅极长度（Lg）与鱼鳍宽度（Fw）对器件亚阈值区域特性参数的影响，考察在不同鱼鳍宽度（Fw）下，SS及DIBL随栅极长度（Lg）的变化情况。图6给出在鱼鳍高度Fh取5 nm，鱼鳍宽度Fw取5 nm、10 nm及15 nm时，SS及DIBL与栅极长度（Lg）的关系，可以看出，随着栅极长度（Lg）的缩减，器件参数出现一定程度的退化，且鱼鳍宽度越宽，SS及DIBL取值越大，当栅极长度（Lg）由20 nm缩减至10 nm时，器件亚阈值参数出现较为明显的退化，尤其当栅极长度（Lg）缩减至10 nm时，三栅FinFET的短沟道效应未得到良好抑制，这时考虑对另一重要参数即鱼鳍高度（Fh）进行优化。图7给出当Fw=5 nm时，鱼鳍高度（Fh）与SS及DIBL的关系。从图中不难看出，当鱼鳍高度（Fh）取值约为40 nm时，器件性能达到较优。根据三栅FinFET结构可知，由于器件的有效沟道宽度（Weff)=2×Fh+Fw，故与鱼鳍宽度（Fw）相比，鱼鳍高度（Fh）为Weff提供更多支持，因此增加鱼鳍高度可明显增大栅氧化层电容，扩大栅极有效控制区域，大大提升栅控能力[16]。考虑到本次仿真的三栅FinFET鱼鳍呈矩形形状，故拐角效应不可忽略，有文献[17，18]指出拐角效应与鱼鳍高宽比（Fh/Fw）具有一定关联，图8(a）及图8(b）分别给出三维器件中，不同鱼鳍高宽比（Fh/Fw）下FinFET在Vgs=Vds=0.7 V时的场强分布，图8(c）及图8(d）分别为在C1切平面下对应的二维场强分布示意图。仿真结果显示，较大的鱼鳍高宽比可以明显抑制拐角效应。这可能是由于高而窄的鱼鳍形状可以大大减小拐角寄生电导，从而使拐角效应得到缓解[19]。综上，对于栅长缩减至10 nm的三栅FinFET，其较优的鱼鳍高度及鱼鳍宽度取值应分别为Fh=40 nm，Fw=5 nm，此时器件亚阈值参数可基本达到理想值：SS为66.35 mV/dec，DI-BL为24 mV。