Si-,1-x-Ge-,x- MOSFETs模擬技術(shù)研究.pdf

1、為得到適用于VLSI電路仿真的模型,本文從器件的物理機(jī)制出發(fā),采用解析的方法,重點(diǎn)研究并建立了應(yīng)變硅表面溝道N/P MOSFET和量子SiGe溝道PMOSFET三種典型的SiGe MOSFET器件模型.基于器件的物理機(jī)制,本論文在假定沿溝道方向的電勢(shì)分布與距離成平方關(guān)系的前提下,將二維泊松方程簡(jiǎn)化為一維泊松方程.然后采用電壓-雜質(zhì)變換的方法,將應(yīng)變硅表面溝道N/P MOSFFET和量子SiGe溝道PMOSFET的閾值電壓模型擬合到傳統(tǒng)的

2、長(zhǎng)溝道閾值電壓模型中,充分利用了長(zhǎng)溝道閾值電壓模型的簡(jiǎn)潔性.這三種模型均考慮了Ge摩爾組分對(duì)禁帶寬度、電子親合勢(shì)、有效狀態(tài)密度(Nc、Nv)的影響,同時(shí)也考慮了襯底偏置效應(yīng).MEDICI仿真模擬對(duì)比結(jié)果證實(shí)了這三種模型的準(zhǔn)確性.本論文采用多項(xiàng)式擬合的方法得到了應(yīng)變硅MOSFET反型層載流子遷移率的低場(chǎng)增強(qiáng)因子模型.在此基礎(chǔ)上,從器件物理出發(fā),建立了全溫度范圍的應(yīng)變硅表面溝道N/P MOSFFET的有效電子遷移率模型.該模型中充分考慮了G

3、e組分、庫(kù)侖散射、體晶格和表面晶格散射、表面散射、載流子散射及反型層溝道載流子的量子效應(yīng)等的影響.遷移率低場(chǎng)增強(qiáng)因子模型的建立使得應(yīng)變硅MOSFET可以直接使用硅MOSFET的遷移率模型,如PSPICE BSIMV3中的相關(guān)模型,為應(yīng)變硅VLSI電路模擬提供了一條捷徑.本論文利用多項(xiàng)式擬合的方法得到了應(yīng)變鍺硅PMOSFET反型層載流子遷移率的低場(chǎng)增強(qiáng)因子模型.在此基礎(chǔ)上,從器件物理出發(fā),建立了全溫度范圍的對(duì)量子SiGe溝道PMOSFET

4、的有效空穴遷移率模型.該模型充分考慮了Ge組分、庫(kù)侖散射、體晶格和表面晶格散射、合金散射及載流子散射的影響,也包括了反型層溝道載流子的量子效應(yīng).在建立了閾值電壓和有效遷移率模型之后,建立了MOSFET的I-V特性模型,導(dǎo)出了電學(xué)參數(shù):跨導(dǎo)、漏導(dǎo)和特征頻率.對(duì)量子SiGe溝道PMOS器件的電流特性,在模型中考慮了表面硅帽層開(kāi)啟后,在硅帽層中的電流,從而建立了較完整的電流特性模型.最后,采用C++Builder6編制了相關(guān)的器件特性仿真軟件