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简化小尺寸MOS晶体管SPICE模型关键参数的研究

作　者: 谢翠琴
导　师: 柯导明
学　校: 安徽大学
专　业: 电路与系统
关键词: MOSFET 简化SPICE模型关键参数
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
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内容摘要

集成电路经历了由小规模、中规模、大规模到目前超大规模集成电路的发展,电路集成度的不断提高,主要源于半导体器件的尺寸持续缩小及生产工艺的不断进步。随着集成电路规模的扩大以及工艺的不断复杂化,用手工技术或者实验的方法去完成电路的设计已经是不可能的,为了能够准确地对集成电路进行设计和分析,必需使用计算机辅助设计模拟软件,SPICE就是电路设计领域最具代表性的模拟工具。为了适应集成电路技术与电路仿真技术的发展,SPICE在其中建立了多个级别的MOSFET模型。由于MOS器件尺寸的不断缩小,从而产生了窄沟道效应、短沟道效应、载流子速度饱和效应等多种二级效应,使得原本适用于长沟道MOS晶体管的MOS3模型已不再适用于小尺寸MOS晶体管,而BSIM模型虽然能够精确地描述MOS晶体管的器件特性,但模型自身包含的参数太多,计算太复杂,不利于工程设计人员的使用。本文就是针对以上这种情况,选取实际工艺下的NMOS为例,通过对MOS3模型的理论计算结果与BSIM模型的仿真结果进行比较分析,找出简化MOSFET模型的关键参数,用实际的计算去发现短沟道MOSFET模型的关键参数,并对模型进行修正,以适用于LDD和HALO结构的小尺寸MOS晶体管,由于MOS3模型比BSIM模型的模型参数少得多,因此可以将MOS3模型改造成简化的纳米MOSFET模型。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-6
第1章绪论  6-13
  1.1 前言  6-7
  1.2 MOSFET工艺的进展  7-9
  1.3 仿真程序中的器件模型  9-10
  1.4 模型复杂原因  10-11
  1.5 本文主要工作  11-13
第2章 SPICE程序中的MOS晶体管模型  13-25
  2.1 SPICE程序中MOSFET模型的进展  13-16
  2.2 MOSFET的三级模型  16-24
    2.2.1 阈值电压的半经验公式  16-17
    2.2.2 MOSFET的沟道电流  17-19
    2.2.3 饱和电压公式  19-20
    2.2.4 沟道长度调制效应  20-21
    2.2.5 表面电场对迁移率的影响  21-23
    2.2.6 MOS晶体管的弱反型导电  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章 MOSFET直流模型关键参数的研究  25-42
  3.1 小尺寸MOS晶体管MOS3直流模型的适用性分析  25-36
    3.1.1 微米MOS晶体管MOS3模型适用性研究  25-29
    3.1.2 亚微米MOS晶体管MOS3模型适用性研究  29-32
    3.1.3 深亚微米MOS晶体管MOS3模型适用性研究  32-36
  3.2 小尺寸MOS晶体管直流模型关键参数的确定  36-38
  3.3 MOSFET直流模型关键参数的改进  38-41
    3.3.1 模型关键参数的修正  38-40
    3.3.2 改进后MOSFET直流模型的验证  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章总结  42-43
附录  43-47
参考文献  47-49
致谢  49-50
攻读学位期间发表的学术论文  50

简化小尺寸MOS晶体管SPICE模型关键参数的研究

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