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文檔簡介
1、CMOS技術(shù)中器件建模是多年來研究的重要領(lǐng)域,從開始的眾多模型的獨(dú)立發(fā)展到適用于電路模擬的模型標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,為IC設(shè)計(jì)工程師、半導(dǎo)體制造工程師、CAD開發(fā)工程師、模型研發(fā)工程師之間的高效合作,降低IC制造成本等起到了非常重要的促進(jìn)作用。但器件尺寸縮小的深亞微米、超深亞微米時(shí),器件的工作機(jī)理發(fā)生了很大的變化,因此建立合適的器件模型,對器件工作的分析其重要性十分明顯。襯底為非均勻摻雜對MOSFET器件特性影響也越來越大,導(dǎo)致閾值電壓減小,但閾
2、值電壓和電源電壓的比值增加,致使器件中的二維效應(yīng)不斷增強(qiáng)。而集成度的提高和器件尺寸的縮小導(dǎo)致了器件內(nèi)部電場和電流密度的不斷增加以及對缺陷敏感度的大大增加,因此對MOSFET器件建??紤]非均勻摻雜是尤為重要。 非均勻摻雜襯底MOSFET最有效的分析方法是用數(shù)值模擬,但是至少有兩個(gè)缺點(diǎn),首先是這種方法難以得到明確的解析模型,其次是計(jì)算量大,對于IC所用的blOSFET都用數(shù)值模擬是不可能的。本文用數(shù)值分析和解析方法相結(jié)合,導(dǎo)出了與S
3、PICE中blOSFET模型相類似的表達(dá)式文章首先介紹了MOSFET的小尺寸效應(yīng),尤其是襯底非均勻摻雜對閾值電壓這一重要參數(shù)的影響。閾值電壓通常定義為溝道源端的半導(dǎo)體表面開始強(qiáng)反型時(shí)所需的柵壓。一般它由以下三部分組成,即平帶電壓,產(chǎn)生強(qiáng)反型所需的表面勢和強(qiáng)反型時(shí)柵下表面層電荷。分別描述了源漏零偏壓和源漏非零偏壓時(shí)的電荷分享模型以及窄溝效應(yīng),接著介紹了CMOS制作的基本工藝,說明實(shí)際的MOSFET的襯底是非均勻摻雜的,其分布是符合高斯分布
4、的。最后我們將溝道耗盡層的泊松方程化成積分表達(dá)式,再利用數(shù)值方法求解得到表面勢的表達(dá)式,然后求出耗盡層寬度。接著求出任意摻雜分布的溝道耗盡層寬度的近似解與長溝道MOSFET閾值電壓表達(dá)式,并推導(dǎo)了小尺寸MOSFET閾值電壓表達(dá)式,然后總結(jié)了全部模型公式。最后,根據(jù)參考文獻(xiàn)給出的一個(gè)實(shí)例,我們采用完全相同的參數(shù)將新得到的模型進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果與文獻(xiàn)中的測量值進(jìn)行了比較,兩者基本上一致,說明了本模型的正確性。 非均勻摻雜襯底MOSFE
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