基于BSIMSOI3的SOI器件模型参数提取研究

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SOI器件较体硅器件更适合高速低功耗的设计需求,同时表现出更好的尺寸缩小特性,因此作为体硅工艺的替代技术得到了相当的发展,其中SOI标准器件模型BSIMSOI的建立和成熟便保证和推动了SOI技术的广泛应用。 但是相应的模型参数提取却由于SOI中引入了新的特性和机制而不能直接采用已较成熟和固定的BSIM3v3参数提取流程和方法,尤其是SOI器件中体电流对器件性能不可忽略的影响和复杂的机制给参数提取工作带来了不小的困难。本文便是以BSIMSOI为器件模型对部分耗尽(PD)器件参数提取策略和方法所作的研究。 首先,根据参数提取需要设计了相应的测试结构,其中包括DC测试结构、AC测试结构和验证结构。 其次,为进行可靠测量对测试环境进行了必要的调试和配置,并根据参数提取的需要制定了相应的测量方案。 针对BSIMSOI中体电流与源漏电流间复杂的相关性,提出了先分离体电流成分进行相关参数提取,再处理本征MOSFET电流基本参数,最后对碰撞电离电流相关参数进行提取和优化的策略。这样,不仅有效地解决了体电流与本征MOSFET 电流间的相关性带来的提取困难和优化的计算复杂性,也使现有BSIM3v3中对本征MOSFET电流相关参数的提取、优化方法在略作改动后得以重用。 而对于体电流成分的分离和提取,本文则提出了一种具有物理意义的方法从而得以有效、可靠、清晰地对二极管电流和寄生BJT 电流相关参数进行提取。 最后,对得到的参数进行了必要的单管验证和电路验证。其中前者既保证了单管级别的参数正确,也表明了提取策略和方法的有效;后者则进一步简单验证了所得参数在电路方针其中必要的收敛性。 总之,本文的研究工作建立起了基本的器件模型参数提取流程,形成了有效的BSIMSOI参数提取策略和方法。
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