基于Spice的应变Si-SiGe+MOS器件模型研究.pdf

西安电子科技大学

硕士学位论文

基于Spice的应变Si/SiGeMOS器件模型研究

姓名：曹凯

申请学位级别：硕士

专业：微电子学与固体电子学

指导教师：戴显英

20090101
摘要关键词：应变Si／SiGeSpice模型阈值电压模型迁移率模型目前的Spice软件可以模拟Si器件及其电路，然而在功能强大的Spice软件中尚没有应变Si／SiGeMOS器件的模型，因此，不能进行应变Si／SiGeMOS器件及其电路模拟，因而迫切需要建立基于Spice的应变Si／SiGeMOS器件模型。本论文理论性强，工作量大，主要研究工作有以下几个方面：(1)基于Spice仿真软件中体硅MOSI模型的等效电路模型，建立了应变硅表面沟道N／PMOSFET和应变SiGe调制掺杂量子阱沟道PMOSFET的等效电路模型。(2)基于器件的物理机制，在假定沿沟道方向的电势分布与距离成平方关系的前提下，将二维泊松方程简化为一维泊松方程，建立了长沟道应变硅表面沟道MOSFET和应变SiGe调制掺杂量子阱沟道PMOSFET的阈值电压模型。(3)采用多项式拟合的方法，从器件物理出发，得到了应变Si／SiGe反型层载流子迁移率的低场增强因子模型，载流子迁移率低场增强因子模型的建立使得应变硅表面沟道N／PMOSFET和应变SiGe调制掺杂量子阱沟道PMOSFET的迁移率可以直接使用Spice软件中硅MOSFET的迁移率模型。(4)基于所建立的阈值电压和有效迁移率模型，建立了应变Si／SiGeN／PMOSFET的电流一电压模型：根据应变SiGe量子阱沟道PMOSFET器件冒层结构的特征，充分考虑了表面硅帽层的电流影响，建立了较完整的电流一电压模型。(5)基于所建立的应变Si／SiGeMOSFET的电流一电压模型，推导出了应变N／MOSFET和应变SiGe调制掺杂量子阱沟道的跨导和漏导参数模型。由于国内实验条件的限制，本论文所建基于Spice的应变Si／SiGe模型未能进行实验验证，这有待今后进一步分析验证。N／PSi／SiGeMOSFET
changes丽t11dimension．ByAbstractmajMOSFETandMOSFETs(3)PolynomialPMOSFET，which(4)AfterPMOSFET，considerPMOSFET(5)BasedWords：StrainedModelMobilitysimulatemodels．simulationaccomplished．Sosimutation．nleelement(1)BasedMOSmodelboththequantum(2)Consideredmechanismdimensionsimplifiedmeans，theforParametertheorymobilitymobility，itconveriienttomadeAtpresentSpiceSidevicecircuit，butexistingversionhasStrainedSi／SiGeofS∥SiGecircuitcouldbeitisurgentestablishbasedfollowinginthispaper．1equivalentSpice，modelssurfacechannelstrainedsiliconN，，PSiGewellestablished．physicssupposepotentiMalongsquaredistance，twopossionequationintothresholdvoltageN／PfittingappliedcMculmingerdaa_rlcefactorstrmnedmakespossibledirectlySpice．receivedI·Vmodel．Accordinginfluencebycapcurrent，theperfectI—VI-Vmodel，thetransconductancedrainconductancealebuilded．KeyThresholdnotaccountstructureCallnoonoraretailoneuse
日期—丝毕牡日期．型业￡一一导师签名：j群氲￡一本人签名：l豇巩——一本人签名：耋数本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。日期丝!：!：1西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或