金属栅功函数变异对纳米MOSFET模拟/射频性能影响的统计分析

当集成电路技术进入到纳米尺度,金属栅极上分布的晶粒显著减少,功函数变异(WFV)对MOSFET器件和电路性能产生重要的影响.文中通过偏差反向传播(POV)方法将功函数变异解析为平带电压标准差,建立22nm NMOS器件模拟/射频性能的统计分析,这些性能参数包括栅电容、跨导、截止频率和跨导效率.经HSPICE仿真分析结果表明:上述参数均受WFV影响产生随机波动现象,且参数变化相对标准偏差对栅电压非常敏感;从统计分布看,模拟/射频性能参数受WFV影响均偏离正态分布,但其概率统计特性却各有差异.

栅介质对随机掺杂波动引起MOSFET性能变化的影响

根据纳米MOSFET的紧凑模型,采用HSPICE的蒙特卡罗分析方法,研究随机掺杂波动(RDF)引起的纳米MOSFET模拟/射频性能包括栅极电容、截止频率、跨导和输出电导等参数的变化标准差,同时通过改变栅介质的介电常数(ε)和等效氧化层厚度(dox),观测其对RDF引起的模拟/射频性能变化的影响。结果显示,RDF引起的MOSFET模拟/射频性能参数变化表现出不同的特征,而在适当选择较高的ε和dox情况下,RDF引起的模拟/射频性能参数变化标准差有一定程度的减小(绝对标准偏差整体降低到接近0,相对标准偏差整体最大降低10%),为通过改变等效栅介质抑制RDF的影响提供了实验依据。