论文部分内容阅读
随着集成电路的发展,CMOS的工艺进程突飞猛进。栅极长度是半导体制程进步的关键,从早期的0.18微米、0.13微米,进步到90纳米、65纳米、45纳米、22纳米、到目前的iPhone7的A10处理器采用FinFET器件工艺的14纳米,近几十年来,几乎遵从摩尔定律按比例缩小制程的发展。当栅极长度愈小,整个半导体器件就愈小,相同空间的集成度就愈高,器件模型的建立就愈复杂。因此,器件模型的建立面临了更大的困难和挑战,考虑到新工艺、新材料对器件的影响,建立一个精度的器件模型已成为半导体行业的首要任务,更是当今国际上研究的重点和热点。在此环境下,用来表征器件的模型纷涌迭出。本文研究的是在先进工艺技术节点中,表征双栅器件特性的BSIM IMG模型。在双栅结构的情况下,两个栅极将可能是不对称的,具有不同功函数和电介质厚度,使得紧凑型模型更为复杂。BSIM-IMG的本征和非本征的模型中的方程都是基于物理表面势推导出来的。通过全耗尽,轻掺杂体和有效解析近似计算解泊松方程可以得到源极和漏极两端的表面势和电荷密度。本文在深入分析了Double-Gate SOI MOSFET特性以及BSIM IMG模型方程的基础上,重点研究基于BSIM IMG的模型开发和评估和应用于全耗尽器件可适用的范围。本文首先针对一批0.13μm工艺器件进行Baseband单管模型参数提取,然后根据尺寸缩放提取全局模型参数,经过优化之后,评估阈值电压、饱和电流、线性区的电流指标,经过评估误差在可控范围之内,建立基于BSIM IMG的全局Baseband模型,开发出适用于模型库提取的半自动参数提取流程。此外,在零偏的条件下,进行SOI MOSFET寄生模型分析,建立小信号模型,提取相应参数,选取了BSIM SOI,PSP SOI和BSIM IMG三种模型,对BSIM SOI,PSP SOI和BSIM IMG在0.13μm CMOS工艺下同一器件的RF SOI MOSFET模型进行分析评估,针对BSIM IMG的不同之处进行剖析,对BSIM IMG模型应用于部分耗尽器件,给出了合理的应用范围。