短沟道MOST阈值电压温度系数的分析

本文分析了短沟道ＭＯＳＴ阈值电压在室温以上的温度特性，并给出了它的温度系数计算公式。根据计算结果，可以得到如下结论：短沟道ＭＯＳＴ的阈值电压温度系数随着沟道长度缩短而减小．与长沟道ＭＯＳＴ相似，在一定的温区范围内，可以把短沟道ＭＯＳＴ的阈值电压温度系数作为常数，用线性展开式来表达阈值电压的温度特性。

短沟道负电容GAAFET的物理解析模型的理论推导

围栅场效应晶体管的EDA设计软件是我国芯片产业“卡脖子”的关键技术之一,已经受到科学界与产业界的高度重视.本文首先通过合理近似推导出传统短沟道GAAFE的物理解析模型,然后在此基础上通过增加铁电层推导出负电容GAAFET的物理解析模型.该物理模型的理论推导有助于加深学生对GAAFET工作原理的理解,激发学生的学习兴趣,提高学生的研究能力.

基于0.15μm SOI工艺的耐高温短沟器件设计与实现

绝缘体上硅(Silicon on insulator,SOI)技术在200~400℃高温器件和集成电路方面有着广泛的应用前景,但对于沟道长度≤0.18μm的短沟道器件在200℃以上的高温下阈值电压漂移量达40%以上,漏电流达μA级,无法满足电路设计要求。本文研究了基于0.15μm SOI工艺的1.5 V MOS器件电特性在高温下的退化机理和抑制方法,通过增加栅氧厚度、降低阱浓度、调整轻掺杂漏离子注入工艺等优化方法,实现了一种性能良好的短沟道高温SOI CMOS器件,在25~250℃温度范围内,该器件阈值电压漂移量<30%,饱和电流漂移量<15%,漏电流<1 nA/μm。此外采用仿真的方法分析了器件在高温下的漏区电势和电场的变化规律,将栅诱导漏极泄漏电流效应与器件高温漏电流关联起来,从而定性地解释了SOI短沟道器件高温漏电流退化的机理。

短沟道MOSFET解析物理模型

本文基于修正的二维泊松方程导出了适用于深亚微米MOSFET的阈值电压解析模型,并进而通过反型区电荷统一表达式并考虑到载流子速度饱和、DIBL、相关迁移率、反型层电容和沟道长度调制等主要小尺寸与高场效应,最后得到了较为准确、连续和可缩小的漏极电流模型.模型输出与华晶等样品测试MINIMOS模拟结果较为吻合。

短沟道MOS器件随机电报信号噪声的检测与分析

随机电报信号(RTS)噪声是表征短沟道器件可靠性的重要敏感参数,能敏感地反映MOS器件中的边界陷阱,为探测小尺寸器件中的缺陷提供了有效的手段。为了能够准确测量出RTS,采用了无噪声偏置电路,设计了两级抑噪电路。在两通道三个运算放大器的基础上,设计了RTS噪声测量放大器,提出一种改进的变步长LMS数字滤波器算法,构造了步长函数和误差的相关值之间的非线性表达式。实验结果表明,在较小的RTS时间常数下,相同精度时,参量提取的误差比传统方法减小20%,同时新算法具有更快的收敛速度,良好的稳态误差性。

ELO/SOI膜上短沟道MOSFET的研究

在 ELO/SOI膜上制备出了短沟道 MOSFET.电子及空穴场效应迁移率分别为 360 cm^2/V.s及 200 cm^2/V.S.PMOS及 NMOS晶体管的亚阈值斜率分别为 190mV/dec和 220mV/dec,漏泄电流为10^(-10)A/μm数量级.本文讨论了 SOI-MOSFET的器件特性.

短沟道MOS阈值电压物理模型

通过求解二维泊松方程推导了一个简洁的短沟道 MOS的阈值电压模型 ,得到的 DIBL因子可用于分析参数对短沟道效应的影响。模拟的结果能很好地与数值模拟器

短沟道SOI MOSFET栅结构研究与进展

系统比较了几种不同栅结构短沟道SOIMOSFET的性能,包括短沟道效应、电流驱动能力、器件尺寸等特性,获得了栅的数目与短沟道SOI器件的性能成正比的结论。介绍了两种新的短沟道SOI器件栅结构:Π栅和Ω栅,指出了短沟道SOIMOSFET栅结构的发展方向。

短沟道模型模拟集成电路的几何规划优化设计

探讨了几何规划在基于短沟道模型的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路中的应用.首先采用Level 1模型得到电路的初始规划,然后将所得元件值代入Hspice仿真程序,再从仿真输出的列表文件中取出各CMOS管的静态电压电流变量和等效小信号模型参数.将它们代入以修正因子为规划变量的几何规划算法,在前一次工作点附近搜索本次的最优设计.修正后的电路再次进行Hspice仿真.几何规划和仿真反复交替进行,直到最优化的目标值稳定.模拟集成电路的仿真实例表明,算法对短沟道模型电路是有效的.

交流法短沟道MOS器件模型参数计算机自动提取

本文介绍了一种新型的交流法短沟道MOS器件参数计算机自动提取技术.它能快速而又精确地提取短沟道MOS器件的源漏串联电阻R_T、表面迁移率μ_0、迁移率退化因子θ、阈值电压V_T、平均表面态密度D_(it)等SPICE模拟程序中的模型参数.对LDD、硅栅CMOS等短沟道MOS器件测试结果表明它还具有抗干扰能力强之特点,是一种LSI-MOS电路制造的有效的CAM手段.

短沟道MOSFET器件特性的理论研究

通过求解泊松方程,从沟道长度调制效应、阈值电压变化及源极同沟道间的势垒变化三个方面详细分析了短沟道MOSFET的器件特性.给出了在短沟道下,描述上述三个参量的数学表达式,为短沟道MOSFET器件的结构设计提供了理论依据.

短沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管的散粒噪声模型

随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的尺寸进入到纳米量级,器件的噪声机理逐渐开始转变.传统的热噪声与漏源电流模型精度出现下降,散粒噪声成为器件噪声不可忽略的因素.本文通过求解能量平衡方程,推导了短沟道MOSFET器件的沟道电子温度和电子速度表达式,由此建立了漏源电流模型;基于漏源电流模型建立了适用于40 nm以下器件的散粒噪声模型和热噪声模型.研究了n型金属-氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)器件在不同偏置电压下,器件尺寸对散粒噪声抑制因子和噪声机理的影响.研究表明:已有的热噪声模型与散粒噪声模型的精度随着器件尺寸的减小而下降,导致相应的散粒噪声抑制因子被高估.当NMOSFET器件的尺寸减小到10 nm时,器件的噪声需由热噪声与受抑制的散粒噪声共同表征.本文建立的短沟道器件散粒噪声模型可应用于纳米尺寸NMOSFET器件噪声性能的分析与建模.

消除锁相环中由于短沟道效应导致的抖动

采用Magnachip 0.13μm CMOS工艺,设计了一款能可靠地工作在455MHz频率的低功耗电荷泵锁相环。在设计过程中,对短沟道效应带来的影响进行了详细的分析,并提出了一种如何消除由于短沟道效应导致的抖动方法。最终利用Hspice软件进行了仿真测试,仿真结果显示,在1.5V工作电压下,整个电路的功耗小于8m W,锁定时间小于15μs。

短沟道MOS FET亚阈值电流的解析模型

利用二维泊松方程的解析解,得到了短沟道MOS FET亚阈值电流的解析模型.在弱反型区,解析模型的结果与数值模拟的结果符合较好.

基于摄动法研究短沟道SOI MOSFET亚阈值特性

提出了一种新的方法对短沟道SOI MOSFETs亚阈区的二维表面势的解析模型进行了改进,即摄动法.由于在短沟道SOI MOSFETs中不仅需要计及不可动的电离杂质,而且需要考虑自由载流子的数量和分布的影响.利用摄动法求解非线性泊松方程可以得到短沟道SOI MOSFETs二维的表面势解析模型.通过与二维数值模拟器MEDICI模拟结果比较,证明了在亚阈区改进模型所得的结果比只计及不可动的电离杂质的SOI MOSFETs模型所得的结果吻合更好.

超短沟道高k栅MOSFET寄生电容

寄生电容不随器件尺寸的减小而成比例减小,因此对小尺寸器件寄生电容的研究就更有意义.本文首次用矩形等效源建立了MOSFET电势分布二维半解析模型,综合半解析法和特征函数展开法求出二维电势分布函数,并由此得出寄生电容的解析表达式.研究结果表明,减小源/漏区尺寸和栅极厚度可以减小寄生电容,沟道长度的变化对寄生电容几乎没有影响,栅介电常数的增加会使边缘电容减小.模型求解时精度高、运算量小,可直接用于电路模拟程序和器件设计.

短沟道铝栅CMOS器件及工艺研究

利用计算机模拟软件Tsuprem4、Medici以及流片实验开发了短沟道铝栅CMOS器件及其工艺流程.对铝栅1.5μm短沟道CMOS工艺进行器件结构、工艺和电气性能等参数的进行了大量的模拟和流片实验,最后在提出的工艺平台上成功流水了1.5μm铝栅CMOS.流片测试的阈值电压为±0.6V,击穿达到11V,各项指标参数的模拟与实际测试误差在5%以内,器件的各项指标达到了量产的要求.

伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型的研究进展

随着金属氧化物半导体（MOS）集成电路工艺的飞速发展,体硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）模型经历了从物理到经验,最后到半经验物理的转变。介绍了以阈值电压和反转电荷为建模基础的伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型（BSIM）,以及该模型中阈值电压、饱和电流和电容的基本建模理论。回顾了近年来体硅MOSFET BSIM的研究进展,着重从各种模型的优缺点、建模机理和适用范围方面分析了4种最有代表性的BSIM,即BSIM3v3,BSIM4,BSIM5和BSIM6。从模型的发展历史可以看出模型是随着MOSFET尺寸的缩小而不断完善和发展的。最后,对体硅MOSFET的模型发展趋势进行了展望。

短沟道AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的Ⅰ-Ⅴ特性研究

考虑栅电压、漏电压和沟长调制效应影响下,在长沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的Ⅰ-Ⅴ输出特性基础上,引入有效迁移率和有效沟道长度,推导了短沟道AlGaN/GaN HEMT的电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)输出特性模型.通过比较栅长为105nm时模型计算结果与实际器件的输出特性,表明推导的短沟道AlGaN/GaN HEMT的Ⅰ-Ⅴ模型与实验结果基本相符,误差小于5%.