短沟道场效应晶体管的热噪声模型研究

发布时间：2023-09-16 11:20

　　自MOSFET器件诞生以来,对器件进行物理建模一直是器件研究的主要内容之一。器件模型是电路设计的基础,利用器件模型可以在软件层面对电路进行仿真和研究,对电路设计和电路性能的优化提供帮助。因此器件模型的研究须建立在成熟并且大量应用的工艺基础之上,这样的器件模型才对相关的电路设计及仿真具有实际意义。本文研究的器件模型与机理,主要应用于模拟集成电路,目前模拟集成电路的主流工艺处于20nm-40nm级。本文研究的器件模型涉及了90nm-10nm节点工艺,这是目前业界的成熟工艺和大多数电子信息产品所采用的制造工艺。随着集成电路制造工艺的发展,MOSFET器件的尺寸不断减少。由于器件尺寸减小的速度远快于电源电压降低的速度,使短沟道器件里出现了更强的电场,导致器件的短沟道效应变得更加显著,对器件的噪声特性产生影响。器件制造工艺在不断发展,器件模型的研究也需要相应不断发展。本文针对MOSFET器件的沟道横向电场随器件尺寸减小而增强的现象,研究其对器件过量噪声的影响,建立了相应的物理模型,主要的研究工作包括:1.为表征热载流子效应,建立沟道电子温度模型。针对短沟道MOSFET器件,研究在沟道横向电场沿沟...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 MOSFET器件模型的研究现状
        1.2.1 沟道电子温度模型
        1.2.2 沟道热噪声模型
        1.2.3 短沟道器件的过量噪声
    1.3 研究目的及意义
    1.4 论文结构
    1.5 本章小结
第二章 NMOSFET器件的电子温度模型
    2.1 MOSFET器件的工作区域
    2.2 短沟道效应
        2.2.1 沟道长度调制效应
        2.2.2 迁移率降低效应
        2.2.3 漏致势垒降低效应
        2.2.4 衬底偏置效应
        2.2.5 热载流子效应
    2.3 器件的电子温度模型
        2.3.1 电子温度模型
        2.3.2 沟道电场模型
        2.3.3 电子速度与电子迁移率
    2.4 分析与讨论
        2.4.1 电子温度分布
        2.4.2 电子温度对电子迁移率的影响
        2.4.3 电子温度与电子速度
    2.5 本章小结
第三章 MOSFET器件的沟道热噪声模型
    3.1 器件的热噪声
        3.1.1 MOSFET器件的噪声等效电路
        3.1.2 短沟道效应对沟道热噪声的影响
    3.2 热噪声的计算
        3.2.1 噪声的统计理论
        3.2.2 噪声源等效电路
        3.2.3 热噪声的计算方法
    3.3 传统热噪声模型
        3.3.1 基于沟道长度调制效应的热噪声模型
        3.3.2 基于速度饱和与热载流子效应的热噪声模型
    3.4 非恒定电场下的热噪声模型
    3.5 新的热噪声模型
    3.6 分析与讨论
        3.6.1 短沟道下的沟道长度调制效应
        3.6.2 热载流子效应的影响
        3.6.3 非恒定电场的影响
    3.7 本章小结
第四章 短沟道MOSFET器件的过量噪声
    4.1 过量噪声的产生
    4.2 传统散粒噪声模型
    4.3 器件漏源电流模型
    4.4 热噪声与过量噪声
        4.4.1 短沟道MOSFET器件的热噪声
        4.4.2 过量噪声与散粒噪声抑制因子
    4.5 分析与讨论
        4.5.1 热噪声的影响
        4.5.2 器件尺寸对过量噪声的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3846921