深亚微米MOSFET物理建模和参数提取研究

发布时间：2023-11-25 20:59

　　在智能手机、笔记本电脑、物联网等以半导体器件行业为基础的主流科技行业中,产品芯片研发上市的速度对于能否在激烈的行业竞争中脱颖而出至关重要。面对不断缩小的器件尺寸带来的物理效应和不断上升的芯片集成密度,半导体制造行业需要高效且精准的器件模型。芯片的集成电路设计基于半导体器件的性能表征建模。相比制作芯片原型实物的传统方式,通过TCAD软件建立仿真器件模型要更加高效与经济。建立快速且准确度高的仿真器件模型已经成为各大芯片公司亟待解决的首要任务。本文基于深亚微米器件,对硅基MOSFET的物理模型、表面势集约模型及等效电路模型的参数提取进行了研究与分析。主要研究内容包括:1)基于TCAD软件对MOSFET物理模型的基本方程进行了研究,并对载流子复合模型和迁移率模型进行了分析;2)研究了90nm MOSFET器件的三维物理模型,并对90nm MOSFET物理模型的直流特性和小信号S参数进行了仿真分析;分析了栅长、栅氧化层厚度、栅多晶硅层掺杂浓度以及栅极与源级,漏极的距离四个物理工艺参数对器件特性的影响;3)对HiSIM2模型的参数提取算法以及直流参数提取方法进行了研究与分析;改进了参数提取算法并使...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 MOSFET模型分类
        1.2.2 MOSFET模型的发展
    1.3 MOSFET器件建模流程
    1.4 本文主要研究内容及章节框架
第二章 MOSFET物理模型基础
    2.1 物理基本方程
        2.1.1 泊松方程
        2.1.2 载流子连续性方程
        2.1.3 载流子输运方程
    2.2 载流子复合模型
        2.2.1 SRH复合模型
        2.2.2 俄歇复合模型
    2.3 迁移率模型
        2.3.1 常数低电场相关迁移率模型
        2.3.2 平行电场相关迁移率模型
        2.3.3 反型层相关迁移率模型
第三章 深亚微米器件物理模型建模与分析
    3.1 MOSFET的物理模型仿真
        3.1.1 衬底的初始化
        3.1.2 三维空间网格的布局设置
        3.1.3 氧化层的形成
        3.1.4 多晶硅层的形成
        3.1.5 氮化硅层的形成
        3.1.6 电极的形成
    3.2 物理模型的直流特性和小信号S参数仿真
    3.3 栅长对器件特性的影响
    3.4 栅极氧化层厚度和掺杂浓度对器件特性的影响
    3.5 电极间距对器件特性的影响
第四章 HiSIM2 模型直流参数提取与优化
    4.1 模型表面势原理
    4.2 模型参数提取算法
    4.3 模型参数提取方法
    4.4 组合算法与传统算法的拟合精度对比
第五章 深亚微米MOSFET的小信号等效电路参数提取
    5.1 电极间距对小信号等效电路本征部分的影响
    5.2 测试器件的去嵌
    5.3 测试器件小信号等效电路的寄生元件提取
    5.4 测试器件小信号等效电路的本征元件提取
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 工作展望
攻读硕士期间发表论文
参考文献
致谢



本文编号：3867850