Si-,1-x-Ge-,x- MOSFETs模擬技術研究.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制出發(fā),采用解析的方法,重點研究并建立了應變硅表面溝道N/P MOSFET和量子SiGe溝道PMOSFET三種典型的SiGe MOSFET器件模型.基于器件的物理機制,本論文在假定沿溝道方向的電勢分布與距離成平方關系的前提下,將二維泊松方程簡化為一維泊松方程.然后采用電壓-雜質(zhì)變換的方法,將應變硅表面溝道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、長溝道閾值電壓模型中,充分利用了長溝道閾值電壓模型的簡潔性.這三種模型均考慮了Ge摩爾組分對禁帶寬度、電子親合勢、有效狀態(tài)密度(Nc、Nv)的影響,同時也考慮了襯底偏置效應.MEDICI仿真模擬對比結(jié)果證實了這三種模型的準確性.本論文采用多項式擬合的方法得到了應變硅MOSFET反型層載流子遷移率的低場增強因子模型.在此基礎上,從器件物理出發(fā),建立了全溫度范圍的應變硅表面溝道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等的影響.遷移率低場增強因子模型的建立使得應變硅MOSFET可以直接使用硅MOSFET的遷移率模型,如PSPICE BSIMV3中的相關模型,為應變硅VLSI電路模擬提供了一條捷徑.本論文利用多項式擬合的方法得到了應變鍺硅PMOSFET反型層載流子遷移率的低場增強因子模型.在此基礎上,從器件物理出發(fā),建立了全溫度范圍的對量子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.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,導出了電學參數(shù):跨導、漏導和特征頻率.對量子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編制了相關的器件特性仿真軟件