深纳米工艺代三维FinFET栅围寄生效应及模型研究

发布时间：2017-12-22 18:20

  本文关键词：深纳米工艺代三维FinFET栅围寄生效应及模型研究　出处：《华东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着超大规模集成电路工艺技术的不断进步,由于较好的栅极控制能力、较低漏电及更高集成度,三维FinFET成为深纳米工艺代中的核心器件。然而三维结构和复杂电场分布所引入的寄生效应对FinFET性能的影响愈发不容忽视。三维FinFET器件寄生效应的研究对于器件制造和电路设计都有着重要的学术意义和应用价值。结合TCAD数值仿真,本论文建立了深纳米工艺代三维FinFET器件的栅围寄生电阻和寄生电容的物理解析模型,并完成了相应模型参数的提取。主要内容包括以下三个部分:一、基于14nm工艺三维FinFET结构,本文借助TCAD模拟技术实现了三维FinFET器件的直流特性和交流特性仿真。根据仿真结果,本文讨论了14nm三维FinFET器件的基本特性指标,得出了器件的阈值电压、亚阈值摆幅、漏致势垒降低效应、开关电流比、端口电容等特性。二、针对三维FinFET器件寄生电阻的提取技术和建模方法研究。本文根据14nm三维FinFET器件实际的器件结构,结合TCAD仿真结果,成功分离出寄生电阻中偏压相关的扩展区电阻部分Rext和偏压无关的源漏区域寄生电阻Rcon和过渡区电阻Rsp部分,并对这些寄生电阻部分进行了建模分析。三、针对具有双层介质侧墙结构的三维FinFET器件进行精确寄生电容模型的建立。本文基于保角变换的方法,推导出针对双层介质垂直极板子电容结构的公式模型。再结合三维器件结构中的寄生电容划分方法,本文给出了三维FinFET寄生电容总模型。在对结构参数随机分布在5nm～45nm之间的双层介质垂直极板电容模型验证时,本文所提出的模型与仿真结果的相对误差呈现正态分布,绝大部分情况下小于10%。在不同的Fin高度、Fin宽度、Fin间距、栅极高度、侧墙厚度、介质材料条件下,本文所提出的三维FinFET寄生电容总模型与仿真结果之间的相对误差均小于10%。验证结果说明本文所提出的寄生电容模型具有较好的准确性和广泛性。最后本文还将所得模型嵌入SPICE模型,从基本反相器和环形振荡器电路的角度展示了带有寄生电容条件下的延迟情况。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN386

【参考文献】

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1 孙立杰;深纳米CMOS技术寄生效应及其波动性的精准模型与参数提取研究[D];华东师范大学;2016年

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本文编号：1320534