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应变Si n型金属氧化物半导体场效应晶体管电荷模型

周春宇 张鹤鸣 胡辉勇 庄奕琪 吕懿 王斌 王冠宇

应变Si n型金属氧化物半导体场效应晶体管电荷模型

周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇
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  • 基于应变Si/SiGe器件结构,本文建立了统一的应变Si NMOSFET电荷模型. 该模型采用电荷作为状态变量,解决了电荷守恒问题. 同时采用平滑函数,实现了应变Si NMOSFET端口电荷及其电容,从亚阈值区到强反型区以及从线性区到饱和区的平滑性,解决了模型的连续性问题. 然后采用模拟硬件描述语言Verilog-A建立了电容模型. 通过将模型的仿真结果和实验结果对比分析,验证了所建模型的有效性. 该模型可为应变Si集成电路分析、设计提供重要参考.
    • 基金项目: 教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)、中央高校基本业务费(批准号:K5051225014;K5051225004)和陕西省自然科学基金(批准号:2010JQ8008)资助的课题.
    [1]

    O’Neil A G, Antoniadis D A 1996 IEEE Trans. Electron Devices 43 911

    [2]

    Wang G Y, Zhang H M, Wang X Y, Wu T F, Wang B 2011 Acta Phys. Sin. 60 077106 (in Chinese)[王冠宇, 张鹤鸣, 王晓艳, 吴铁峰, 王斌 2011 物理学报 60 077106]

    [3]

    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Shu B, Zhou C Y, Li Y C, L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 057103 (in Chinese)[王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 舒斌, 周春宇, 李妤晨, 吕懿 2013 物理学报 62 057103]

    [4]

    Wei J Y, Maikap S, Lee M H, Lee C C, Liu C W 2006 Solid-State Electronics 50 109

    [5]

    Chandrasekaran K, Xin Z, Chiah S B, See G H, Bera L K, Balasubramanian N, Rustagi S C 2006 IEEE Electron Devices Lett. 27 62

    [6]

    Liao J H, Canonico M, Robinson M, Schroder D K 2006 ECS Trans. 3 1211

    [7]

    Bindu B, Nandita D G, Amitava D G 2006 IEEE Trans. Electron Devices 53 1411

    [8]

    Ytterdal T, Cheng Y H, Fjeldly T A 2003 Device Modeling for Analog and RF CMOS Circuit Design (England: John Wiley & Sons Ltd) p7

    [9]

    Carlos G M, Marcio C S 2007 MOSFET Modeling for Circuit Analysis and Design (Singapore: World Scientific Press) p163

    [10]

    Arora N 2007 MOSFET Modeling for VLSI Simulation (Singapore: World Scientific Press) p12–68

    [11]

    Yannis T, Colin M 2011 Operation and Modeling of the MOS Transistor (3rd Ed.)(New York: Oxford University Press)p600–638

    [12]

    Fossum J G, Jeong H, Veeraeaghavan S 1986 IEEE Trans. Electron Devices 33 1621

    [13]

    Zhou C Y, Zhang H M, Hu H Y, Zhuang Y Q, Su B, Wang B, Wang G Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 077103 (in Chinese)[周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 舒斌, 王斌, 王冠宇2013 物理学报 62 077103]

    [14]

    Cheng Y H, Jeng M C, Liu Z H, Huang J H, Chen K, Ping K K, Hu C M 1997 IEEE Trans. Electron Devices 44 280

  • [1]

    O’Neil A G, Antoniadis D A 1996 IEEE Trans. Electron Devices 43 911

    [2]

    Wang G Y, Zhang H M, Wang X Y, Wu T F, Wang B 2011 Acta Phys. Sin. 60 077106 (in Chinese)[王冠宇, 张鹤鸣, 王晓艳, 吴铁峰, 王斌 2011 物理学报 60 077106]

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    Wang B, Zhang H M, Hu H Y, Zhang Y M, Shu B, Zhou C Y, Li Y C, L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 057103 (in Chinese)[王斌, 张鹤鸣, 胡辉勇, 张玉明, 舒斌, 周春宇, 李妤晨, 吕懿 2013 物理学报 62 057103]

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    Ytterdal T, Cheng Y H, Fjeldly T A 2003 Device Modeling for Analog and RF CMOS Circuit Design (England: John Wiley & Sons Ltd) p7

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    Zhou C Y, Zhang H M, Hu H Y, Zhuang Y Q, Su B, Wang B, Wang G Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 077103 (in Chinese)[周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 舒斌, 王斌, 王冠宇2013 物理学报 62 077103]

    [14]

    Cheng Y H, Jeng M C, Liu Z H, Huang J H, Chen K, Ping K K, Hu C M 1997 IEEE Trans. Electron Devices 44 280

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-29
  • 修回日期:  2013-09-12
  • 刊出日期:  2014-01-05

应变Si n型金属氧化物半导体场效应晶体管电荷模型

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件重点实验室, 西安 710071;
  • 2. 重庆邮电大学光电工程学院, 重庆 400065
    基金项目: 

    教育部博士点基金(批准号:JY0300122503)、中央高校基本业务费(批准号:K5051225014

    K5051225004)和陕西省自然科学基金(批准号:2010JQ8008)资助的课题.

摘要: 基于应变Si/SiGe器件结构,本文建立了统一的应变Si NMOSFET电荷模型. 该模型采用电荷作为状态变量,解决了电荷守恒问题. 同时采用平滑函数,实现了应变Si NMOSFET端口电荷及其电容,从亚阈值区到强反型区以及从线性区到饱和区的平滑性,解决了模型的连续性问题. 然后采用模拟硬件描述语言Verilog-A建立了电容模型. 通过将模型的仿真结果和实验结果对比分析,验证了所建模型的有效性. 该模型可为应变Si集成电路分析、设计提供重要参考.

English Abstract

参考文献 (14)

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