納米級場效應晶體管建模與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

目 錄

第1章 緒論 1
1.1 CMOS超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀分析 1
1.2 內(nèi)容概述 12
第2章 納米級MOSFETs的寄生電容模型 15
2.1 過往亞微米級寄生電容模型回顧 15
2.1.1 概述 15
2.1.2 幾種常見的寄生電容模型介紹 18
2.2 考慮源漏接觸電極影響的深亞微米寄生電容模型 27
2.2.1 概述 27
2.2.2 柵極側(cè)壁電容 (Cside) 28
2.2.3 柵極頂部電容與總寄生電容 36
2.3 基于精準邊界條件的全解析寄生電容模型 41
2.3.1 概況 41
2.3.2 柵極側(cè)壁電容 42
2.3.3 柵極頂部電容與總寄生電容 47
第3章 納米級金屬氧化物半導體場效應晶體管模型 51
3.1 平面單柵極體硅金屬氧化物半導體場效應晶體管模型 51
3.1.1 能帶理論 51
3.1.2 一個平面金屬氧化物半導體電容器的標準模型 57
3.1.3 一個平面單柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管器件的標準模型 62
3.2 長溝道未摻雜雙柵金屬氧化物半導體場效應晶體管漏源電流模型 64
3.2.1 概述 64
3.2.2 結(jié)構(gòu)與模型 65
3.2.3 模型驗證 69
3.3 長溝道摻雜雙柵金屬氧化物半導體場效應晶體管漏源電流模型 70
3.3.1 概述 70
3.3.2 結(jié)構(gòu)與模型 71
3.3.3 模型驗證 73

3.4 短溝道雙柵金屬氧化物半導體場效應晶體管亞閾值伏安特性模型 77
3.4.1 概述 77
3.4.2 結(jié)構(gòu)與模型 77
3.4.3 模型驗證 81
3.5 非對稱短溝道雙柵金屬氧化物半導體場效應晶體管建模 84
3.5.1 概述 84
3.5.2 結(jié)構(gòu)與模型 85
3.5.3 模型驗證 88
3.6 長溝道摻雜圍柵金屬氧化物半導體場效應晶體管模型 92
3.6.1 概述 92
3.6.2 結(jié)構(gòu)與模型 93
3.6.3 模型驗證 95
3.7 短溝道摻雜圍柵金屬氧化物半導體場效應晶體管模型 99
3.7.1 概述 99
3.7.2 結(jié)構(gòu)與模型 100
3.7.3 模型驗證 104
第4章 無結(jié)型場效應晶體管建模研究 112
4.1 長溝道雙柵極無結(jié)晶體管模型 112
4.1.1 概述 112
4.1.2 器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)說明 112
4.1.3 電場與電勢分布模型 113
4.1.4 漏源電流模型 116
4.1.5 模型驗證 117
4.2 長溝道圍柵極無結(jié)晶體管模型 123
4.2.1 概述 123
4.2.2 器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)說明 124
4.2.3 電場與電勢分布模型 124
4.2.4 漏源電流模型 126
4.2.5 模型驗證 127
4.3 基于分離變量法的短溝道對稱雙柵無結(jié)晶體管亞閾值模型 131
4.3.1 概述 131
4.3.2 器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)說明 132
4.3.3 模型建立 132
4.3.4 模型驗證 135
4.4 基于拋物線法的短溝道對稱雙柵極無結(jié)晶體管緊湊亞閾值模型 141
4.4.1 概述 141
4.4.2 器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)說明 142
4.4.3 模型建立 142
4.4.4 模型驗證 145
4.5 基于分離變量法的短溝道非對稱雙柵無結(jié)型場效應晶體管模型 151
4.5.1 概述 151
4.5.2 器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)說明 152
4.5.3 模型建立 153
4.5.4 模型驗證 155
4.6 基于拋物線法的短溝道圍柵無結(jié)晶體管緊湊亞閾值模型 163
4.6.1 概述 163
4.6.2 器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)說明 164
4.6.3 模型建立 164
4.6.4 模型驗證 168
第5章 納米級無結(jié)場效應晶體管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 180
5.1 溝道邊緣處柵極氧化物厚度優(yōu)化方案 180
5.1.1 雙柵無結(jié)場效應晶體管優(yōu)化 180
5.1.2 立體柵無結(jié)場效應晶體管優(yōu)化 192
5.2 不同介電常數(shù)柵極氧化物結(jié)合使用優(yōu)化方案 201
5.2.1 雙柵無結(jié)場效應晶體管優(yōu)化 201
5.2.2 立體柵無結(jié)場效應晶體管優(yōu)化 205
5.3 短溝道優(yōu)化——馬鞍型折疊柵無結(jié)場效應晶體管 210
第6章 結(jié)論 220
附錄A 共形映射 224
A.1 坐標系的變換 224
A.2 用復變函數(shù)法轉(zhuǎn)換 227
附錄B Schwarz-Christoffel映射 229
附錄C 泊松積分公式 231
參考文獻 233