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用于集成电路仿真和设计的FinFET建模——基于BSIM-CMG标准

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天津西青
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作者(印)尤盖希·辛格·楚罕 等

出版社机械工业出版社

ISBN9787111659815

出版时间2020-09

装帧平装

开本32开

定价99元

货号1202132596

上书时间2024-10-23

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商品描述
目录
译者序

原书前言

章FinFET——从器件概念到标准的紧凑模型1

1.121世纪MOSFET短沟道效应产生的原因1

1.2薄体MOSFET理论3

1.3FinFET和一条新的MOSFET缩放路径3

1.4超薄体场效应晶体管4

1.5FinFET紧凑模型——FinFET工艺与集成电路设计的桥梁5

1.6个标准紧凑模型BSIM简史6

1.7核心模型和实际器件模型7

1.8符合工业界标准的FinFET紧凑模型9

参考文献10

第2章基于模拟和射频应用的紧凑模型11

2.1概述11

2.2重要的紧凑模型指标12

2.3模拟电路指标12

2.3.1静态工作点12

2.3.2几何尺寸缩放16

2.3.3变量模型17

2.3.4本征电压增益19

2.3.5速度：单位增益频率24

2.3.6噪声27

2.3.7线性度和对称性28

2.3.8对称性35

2.4射频电路指标36

2.4.1二端口参数36

2.4.2速度需求38

2.4.3非准静态模型46

2.4.4噪声47

2.4.5线性度53

2.5总结57

参考文献57

第3章FinFET核心模型59

3.1双栅FinFET的核心模型60

3.2统一的FinFET紧凑模型67

第3章附录详细的表面电动势模型72

3A.1连续启动函数73

3A.2四次修正迭代：实现和评估75

参考文献80

第4章沟道电流和实际器件效应83

4.1概述83

4.2阈值电压滚降83

4.3亚阈值斜率退化89

4.4量子力学中的Vth校正90

4.5垂直场迁移率退化91

4.6漏极饱和电压Vdsat92

4.6.1非本征示例（RDSMOD=1和2）92

4.6.2本征示例（RDSMOD=0）94

4.7速度饱和模型97

4.8量子效应98

4.8.1有效宽度模型99

4.8.2有效氧化层厚度/有效电容101

4.8.3电荷质心累积计算101

4.9横向非均匀掺杂模型102

4.10体FinFET的体效应模型（BULKMOD=1）102

4.11输出电阻模型102

4.11.1沟道长度调制103

4.11.2漏致势垒降低105

4.12沟道电流106

参考文献106

第5章泄漏电流108

5.1弱反型电流109

5.2栅致源极泄漏及栅致漏极泄漏110

5.2.1BSIM-CMG中的栅致漏极泄漏/栅致源极泄漏公式112

5.3栅极氧化层隧穿113

5.3.1BSIM-CMG中的栅极氧化层隧穿公式113

5.3.2在耗尽区和反型区中的栅极-体隧穿电流114

5.3.3积累中的栅极-体隧穿电流115

5.3.4反型中的栅极-沟道隧穿电流117

5.3.5栅极-源/漏极隧穿电流118

5.4碰撞电离119

参考文献120

第6章电荷、电容和非准静态效应121

6.1终 端 电荷121

6.1.1栅极电荷121

6.1.2漏极电荷123

6.1.3源极电荷124

6.2跨容124

6.3非准静态效应模型126

6.3.1弛豫时间近似模型126

6.3.2沟道诱导栅极电阻模型128

6.3.3电荷分段模型128

参考文献132

第7章寄生电阻和电容133

7.1FinFET器件结构和符号定义134

7.2FinFET中与几何尺寸有关的源/漏极电阻建模137

7.2.1接触电阻137

7.2.2扩散电阻139

7.2.3扩展电阻142

7.3寄生电阻模型验证143

7.3.1TCAD仿真设置144

7.3.2器件优化145

7.3.3源/漏极电阻提取146

7.3.4讨论150

7.4寄生电阻模型的应用考虑151

7.4.1物理参数152

7.4.2电阻分量152

7.5栅极电阻模型153

7.6FinFET 寄生电容模型153

7.6.1寄生电容分量之间的联系153

7.6.2二维边缘电容的推导154

7.7三维结构中FinFET边缘电容建模：CGEOMOD=2160

7.8寄生电容模型验证161

7.9总结165

参考文献166

第8章噪声168

8.1概述168

8.2热噪声168

8.3闪 烁 噪 声170

8.4其他噪声分量173

8.5总结174

参考文献174

第9章结二极管I-V和C-V模型175

9.1结二极管电流模型176

9.1.1反偏附加泄漏模型179

9.2结二极管电荷/电容模型181

9.2.1反偏模型182

9.2.2正偏模型183

参考文献186

0章紧凑模型的基准测试187

10.1渐近正确性原理187

10.2基准测试188

10.2.1弱反型区和强反型区的物理行为验证188

10.2.2对称性测试191

10.2.3紧凑模型中电容的互易性测试194

10.2.4自热效应模型测试194

10.2.5热噪声模型测试196

参考文献196

1章BSIM-CMG模型参数提取197

11.1参数提取背景197

11.2BSIM-CMG模型参数提取策略198

11.3总结206

参考文献206

2章温度特性208

12.1半导体特性208

12.1.1带隙问题特性208

12.1.2NC、Vbi和ΦB的温度特性209

12.1.3本征载流子浓度的温度特性209

12.2阈值电压的温度特性209

12.2.1漏致势垒降低的温度特性210

12.2.2体效应的温度特性210

12.2.3亚阈值摆幅210

12.3迁移率的温度特性210

12.4速度饱和的温度特性211

12.4.1非饱和效应的温度特性211

12.5泄漏电流的温度特性212

12.5.1栅极电流212

12.5.2栅致漏/源极泄漏212

12.5.3碰撞电离212

12.6寄生源/漏极电阻的温度特性212

12.7源/漏极二极管的温度特性213

12.7.1直接电流模型213

12.7.2电容215

12.7.3陷阱辅助隧穿电流215

12.8自热效应217

12.9验证范围218

12.10测量数据的模型验证218

参考文献220

附录221

附录A参数列表221

A.1模型控制器221

A.2器件参数222

A.3工艺参数223

A.4基本模型参数224

A.5几何相关寄生参数235

A.6温度相关性和自热参数236

A.7变量模型参数238

内容摘要
随着集成电路工艺特征尺寸进入28nm以下节点，传统的平面MOSFET结构已不再适用，新型的三维晶体管（FinFET）结构逐渐成为摩尔定律得以延续的重要保证。本书从三维结构的原理、物理效应入手，详细讨论了FinFET紧凑模型（BSIM-CMG）产生的背景、原理、参数以及实现方法；同时讨论了在模拟和射频集成电路设计中所采用的仿真模型。本书避开了繁杂的公式推导，而进行了更为直接的机理分析，力求使得读者从工艺、器件层面理解BSIM-CMG的特点和使用方法。
本书可以作为微电子学与固体电子学、电子信息工程等专业高年级本科生、研究生的专业教材和教师参考用书，也可以作为工程师进行集成电路仿真的FinFET模型手册。

主编推荐
本书对符合工业界标准的ＢＳＩＭＦｉｎＦＥＴ模型（ＢＳＩＭ－ＣＭＧ）进行了深入讨论。针对ＦｉｎＦＥＴ晶体管结构、量子效应、泄漏电流、寄生参数、噪声、基准测试、模型参数提取流程以及温度特性分别进行了分析，*后还对ＢＳＩＭ－ＣＭＧ中的各类参数进行了详细说明。FinFET器件相比传统的平面晶体管来说有明显优势。首先，FinFet沟道一般是轻掺杂甚至不掺杂的，它避免了离散的掺杂原子的散射作用，同重掺杂的平面器件相比，载流子迁移率将会大大提高。另外，与传统的平面CMOS相比，FinFET器件在抑制亚阈值电流和栅极漏电流方面有着的优势。显然，FinFET优于PDSOI。并且，由于FinFET在工艺上与CMOS技术相似，技术上比较容易实现。 所以已被很多大公司用在小尺寸IC的制造中。

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