检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：许鑫川福州大学

学位级别：硕士

随着金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)器件的尺寸不断缩小,漏电流(Leakage Current)对器件功耗及性能的影响也越来越大,使得半导体工艺技术、器件设计及集成电路设计面临诸多... 详细信息

随着金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)器件的尺寸不断缩小,漏电流(Leakage Current)对器件功耗及性能的影响也越来越大,使得半导体工艺技术、器件设计及集成电路设计面临诸多挑战。研究者不断地提出更优的MOSFET器件紧凑模型(Compact Model),来对MOSFET的输出特性及漏电流进行物理描述,希望借此优化与完善半导体器件设计,尽可能地减小漏电流对器件性能及功耗的影响。目前较先进的MOSFET紧凑模型是基于表面势的psp模型。该模型的核心是以沟道表面的电势为变量,对器件的各项电学特性进行物理意义上的建模。表面势模型在MOSFET沟道上的建模,是具有非自洽性的,即以表面势在沟道方向上的平均值在沟道任意位置上进行电学特性的建模,使得沟道电流在沿沟道方向恒定,因此psp模型是具有高计算效率及精度的紧凑模型。而在非线性物理效应越来越显著的小尺寸技术节点,电流在沟道方向上是否恒定,需要进行重新考虑。在90nm节点以下工艺中,MOSFET管栅极氧化层的厚度将小于1.4nm。随着氧化层变薄,沟道中的载流子隧穿经过氧化层势垒并进入栅极的几率增大,该隧穿电流对MOSFET沟道电流的影响也随之增大,从而影响了器件的性能及可靠性。而我们知道,小尺寸MOSFET管中,在沟道方向的表面势电压值是不同的。这就导致了在沟道不同位置上,栅极隧穿电流效应对沟道电流的影响是不同的。基于表面势的psp模型假定在沟道方向上栅极隧穿电流效应对沟道电流的影响是相同的。该假定虽然有利于采用一阶近似从而简化计算栅极隧穿电流与沟道电流的连续性方程,但其结果是非自洽性。因此,该模型在一定的偏置电压范围内并不适用描述亚微米工艺的集成电路中栅极氧化层的变薄导致的隧穿电流效应。本文提出了一种考虑栅极隧穿电流效应对沟道电流的影响的自洽性修正判定模型。本模型通过栅极隧穿电流与沟道电流连续性方程的级数展开近似解,推导出栅极隧穿电流效应下,MOSFET表面势在沟道位置上的高阶项。利用对称线性化方法中的表面势与沟道位置的一阶关系及其泰勒展开,推导出电流连续性方程展开式的高阶项系数。通过二阶系数是否大于一阶系数,来判定psp模型的电流在沟道任意位置的恒定近似的有效偏置范围。通过实验研究表明,较小衬底偏压及漏端偏压时,存在栅压大于4.5V的偏置范围,使得表面势关于沟道位置的高阶项大于低阶项,隧穿电流对沟道电流的影响较大。

关键词： MOSFET紧凑模型 psp模型栅极隧穿电流电流连续性方程自洽

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基于多边形孔隙结构模型的砂岩储层总孔隙度预测方法

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西安石油大学学报（自然科学版） 2023年第5期38卷 12-19页

作者：张秉铭刘致水刘俊州折向毅陈雪薇中国石油化工股份有限公司油田勘探开发事业部北京100728 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710064 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京100083 西北有色勘测工程公司陕西西安710000

结合规则多边形孔隙结构(psp)模型、自适应(SCA)模型和Gassmann方程,提出基于多边形孔隙结构模型的岩石总孔隙度预测方法。该方法将砂岩中的孔隙等效为由三角形、四边形孔隙和裂缝状孔隙的组合,通过岩心薄片镜下分析统计获得3种孔隙的... 详细信息

结合规则多边形孔隙结构(psp)模型、自适应(SCA)模型和Gassmann方程,提出基于多边形孔隙结构模型的岩石总孔隙度预测方法。该方法将砂岩中的孔隙等效为由三角形、四边形孔隙和裂缝状孔隙的组合,通过岩心薄片镜下分析统计获得3种孔隙的体积比,由纵波速度和孔隙结构计算岩石的总孔隙度。实验室测量和测井数据试算结果显示该方法预测的砂岩孔隙度精度高于常规方法。在此基础上将该方法应用于地震资料,计算结果与测井资料较为吻合。这些实例证实该方法能有效应用于砂岩储层总孔隙度预测。

关键词：多边形孔隙 psp模型 SCA模型砂岩储层孔隙度预测

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基于psp模型的40nm MOS器件HCI可靠性模型研究

基于PSP模型的40nm MOS器件HCI可靠性模型研究

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作者：张孟迪华东师范大学

学位级别：硕士

随着VLSI工艺深入到纳米量级,MOSFET的沟道长度、宽度、结深、氧化层厚度等参数不断减小,而电源电压降低的速度则小于MOSFET尺寸缩小的速度,进而器件热载流于注入效应变得越来越严重。近年来,科研人员提出了电路设计领域的新概念——... 详细信息

随着VLSI工艺深入到纳米量级,MOSFET的沟道长度、宽度、结深、氧化层厚度等参数不断减小,而电源电压降低的速度则小于MOSFET尺寸缩小的速度,进而器件热载流于注入效应变得越来越严重。近年来,科研人员提出了电路设计领域的新概念——可靠性设计,即在电路设计时就考虑可靠性对电路性能的影响,通过精确的表征器件性能退化趋势的可靠性模型,对设计电路进行可靠性分析和仿真,评估所设计电路的性能衰变趋势,进而优化设计,降低成本。而目前业界的可靠性物理模型主要用于器件寿命评估,无法表征在热载流子退化过程中器件电学性能参数随时间的精确变化趋势。本文在MOSFET可靠性仿真解决方案MOSRA的基础上,提出了一个新的基于SPICE psp的可靠性模型,用于描述40nm MOSFET在HCI退化过程中电学性能随着使用时间的变化。研究中设计并制备了40nmLL工艺的1.1V nMOSFET,采用Aglient4156c测试系统、Cascade S300探针台和MBP参数提取软件进行器件可靠性数据采集和仿真,通过对3种不同应力电压下的加速测试、参数提取及模拟仿真,得到了基于psp模型的可尺寸扩展(Scaling)的可靠性模型。通过分析MOSRA模型中参数的物理意义,并与测试数据相比对,本文选定了4个HCI效应中与尺寸相关的参数,其中与阈值电压随时间漂移关联的参数为：HN、LTHCIO,与迁移率随时间漂移相关的参数为：HK、LUHCIO,并对它们进行时间和尺寸调制因子的拟合,然后将新模型的公式以子电路和调用参数的形式加入到MOSRA模型卡中,再以模型卡的形式嵌入到初始SPICE psp模型中。将新模型的仿真器设置为HSPICE进行仿真验证,发现它与HCI加速测试下的数据有较好的吻合。研究中所有尺寸MOSFET器件的模型和测试数据误差在对应阈值电压Vth时小于3%,对应Idlin和Idsat时小于5%。这表明该模型可用于预测器件的时域电学特性,对于VLSI器件及电路的设计有指导意义。本论文受国家科技部重大专项(核高基)“45nm成套产品工艺及IP-1”(2009ZX02023-2-1)子课题资助。

关键词： psp模型 HCI MOSRA 可靠性建模

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一种应用于45nm MOSFET电学仿真的版图相关的psp应力模型

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电子器件 2012年第3期35卷 267-270页

作者：汪明娟李曦张孟迪任铮胡少坚石艳玲华东师范大学电子工程系上海200241 上海集成电路研发中心上海201210

描述了一种新的应用于45 nm MOSFET电学仿真的版图相关的psp应力模型。该应力模型主要考虑了多晶硅栅极相关的两种版图效应:相邻PC(多晶硅栅)的间距、dummy PC个数。模型重新定义了MOSFET在应力作用下两个psp模型基本参数μ0和VFB0,并... 详细信息

描述了一种新的应用于45 nm MOSFET电学仿真的版图相关的psp应力模型。该应力模型主要考虑了多晶硅栅极相关的两种版图效应:相邻PC(多晶硅栅)的间距、dummy PC个数。模型重新定义了MOSFET在应力作用下两个psp模型基本参数μ0和VFB0,并且根据模型确定晶体管线性漏极电流Idlin、饱和漏极电流Idsat、线性阈值电压Vtlin和饱和阈值电压Vtsat随着以上两种版图效应的变化曲线。

关键词：版图相关应力模型栅极多晶硅 psp模型

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基于表面势的GaN HEMT器件模型研究

基于表面势的GaN HEMT器件模型研究

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作者：汪洁浙江大学

学位级别：博士

氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)模型是GaN微波单片集成电路(MMIC)CAD的基础。现有的GaN HEMT物理模型未能解决载流子传输方程与新效应联立自洽求解带来的数值算法问题、异质结界面处量子力学效应和极化电荷处理的物理问题,难以表... 详细信息

氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)模型是GaN微波单片集成电路(MMIC)CAD的基础。现有的GaN HEMT物理模型未能解决载流子传输方程与新效应联立自洽求解带来的数值算法问题、异质结界面处量子力学效应和极化电荷处理的物理问题,难以表征多样的器件结构和复杂的物理效应。相比之下,基于表面势的物理模型可不断加入新物理效应的表征,将各种物理效应直接引入表面势方程,这样模型能更加精确的描述器件的物理本质。目前基于表面势模型研究尚在起步阶段,本文通过深入研究GaN异质结结构、器件物理特性的关联性,主要围绕基于表面势GaN HEMT紧凑型建模方法和技术展开。具体内容概括如下： 1)从半导体理论和量子阱理论出发,分析各外延层结构基础上,将GaN HEMT器件特有的极化效应、费米势、势垒层掺杂等影响引入表面势方程,建立GaN HEMT器件表面势方程;并采用牛顿迭代法对GaN HEMT器件的表面势方程进行数值自洽求解,获得的表面势精确数值解验证了表面势方程的可行性。 2)在GaN HEMT器件超越方程的解析求解、连续性函数和函数平滑因子开发等难点上取得了突破,避免了psp电荷模型在积累区难以胶合的缺点;把全部工作区分为三个区重新推导体电荷密度,获得了全部工作区内连续、可导的电流电压(I-V)和电荷/电容电压(Q/C-V)特性方程;根据GaN HEMT器件的散射机制建立了新的迁移率模型;建立的紧凑型(Compact)内核模型实现了对电流和电荷/电容特性及一阶导数(跨导、电导、电容)以及高阶导数的拟合。TCAD工具仿真AlGaN/GaN HEMT和AlGaN/AIN/GaN HEMT两种结构器件的直流特性,TCAD仿真与模型仿真结果对比验证了基于表面势内核模型的准确性。 3)在GaN HEMT紧凑型内核模型的基础上,提出了能准确表征器件高阶行为和高频寄生效应的模型拓扑结构,给出了模型参数以及模型参数提取方法,完成了一种基于表面势的GaN HEMT器件紧凑型模型。测试数据和模型仿真结果有很好的拟合,验证了GaN HEMT器件紧凑型模型的精确性。本文发展出基于器件物理机理和结构参数信息的表面势紧凑型模型和建模方法,在GaN HEMT器件基于表面势建模、电流及电荷/电容特性研究方面取得了较大的进展,为器件模型的开发提供了可信的方程形式,也为兼任数字、数模混合仿真用GaNHEMT器件模型的开发建立了基础。为了能精确描述器件实际行为并丰富模型的表征能力,不仅需要对模型进一步实用化的开发和经验/半经验化的处理,而且要不断拓展电流/电荷方程。

关键词： GaN HEMT器件表面势极化效应费米势解析分析 psp模型

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40nm MOSFET统计模型的研究与实现

40nm MOSFET统计模型的研究与实现

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作者：周卉华东师范大学

学位级别：硕士

VLSI制造技术已发展到深纳米量级,无论器件还是芯片的性能都进一步得到提高,然而制造流程各环节引入的工艺波动对芯片电学性能的影响日益显著,工艺波动带来的影响已经不可忽略。精准的MOSFET器件模型是联系集成电路设计和制造的桥梁,而... 详细信息

VLSI制造技术已发展到深纳米量级,无论器件还是芯片的性能都进一步得到提高,然而制造流程各环节引入的工艺波动对芯片电学性能的影响日益显著,工艺波动带来的影响已经不可忽略。精准的MOSFET器件模型是联系集成电路设计和制造的桥梁,而将制造工艺引入的工艺波动因素增加入器件模型,建立纳米级MOSFET统计模型,可以在电路设计和仿真时准确有效地预估工艺波动的影响,对提高高端芯片的性能和成品率极其重要。建立MOSFET核心模型是实现统计模型的基础,因此本文首先基于国有40nm低漏电CMOS制造工艺,设计并绘制了完整的器件测试结构,基于流片所得器件的测试数据,通过电学特性曲线、电学参数趋势和温度趋势的仿真,提取了准确描述MOSFET器件直流特性的psp核心模型。在前述MOSFET核心模型的基础上,本文主要考虑了不同区域器件间的电学特性波动性和相邻器件间的电学特性波动性,分别建立了全局统计模型和失配模型。其中在全局统计模型中,考虑电学差异的成因,在得到的器件核心模型中,加入了9个全局统计参数,建立了符合全局统计规律的模型方程。大量测试数据验证表明提取得到的统计分布期望值μ的误差小于2%,标准差σ值误差小于5%,该全局统计模型误差符合半导体产业界误差要求,所建立的全局统计模型可用于40nm MOSFET器件仿真。而在失配模型研究中,将电学参数的方差方程简化成电学参数方差与几何参量因子间的线性方程,通过添加3个失配模型参数和几何参量因子,并考虑随机工艺波动规律,建立与高斯分布相关的失配模型方程。结果表明,通过本论文失配模型提取得到的器件电学特性参数标准差σ与几何参量因子间的线性方程斜率可以精确相等到小数点后第3位,该精度满足产业界失配模型要求。本论文研究并实现的40nm MOSFET全局统计模型及失配模型可以用于器件和电路的模拟仿真,推动了我国自主创建模型的产业化应用。

关键词：工艺波动纳米MOSFET psp模型全局统计模型失配模型

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栅极多晶硅版图相关的40nm器件应力模型研究

栅极多晶硅版图相关的40nm器件应力模型研究

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作者：汪明娟华东师范大学

学位级别：硕士

随着半导体器件特征尺寸日益减小并进入纳米级别,版图面积不断缩小,版图形状及与版图相关尺寸将影响器件性能,如发生阈值电压漂移,载流子迁移率变化等,进而在电路设计时就考虑应力对电路性能的影响已非常必要。因此,精确应力模型便成为... 详细信息

随着半导体器件特征尺寸日益减小并进入纳米级别,版图面积不断缩小,版图形状及与版图相关尺寸将影响器件性能,如发生阈值电压漂移,载流子迁移率变化等,进而在电路设计时就考虑应力对电路性能的影响已非常必要。因此,精确应力模型便成为热点研究课题之一。已有一些将45nm版图相关性的应力模型,如浅沟槽隔离技术(STI, shallow trench isolation)相关的机械应力模型、阱邻近效应(WPE, well-edge proximity effect)应力模型等。这些模型可以表征部分版图参数变化对器件阈值电压和沟道电流的影响,但无法反应其他版图效应的影响,如多晶硅栅极版图参数变化的影响。本文研究40nm MOSFET的版图相关的应力模型,重点考虑了栅极多晶硅PC相关的版图效应：相邻PC的间距、dummy PC数量,并且考虑不同L/W尺寸的器件下PC间距作用,有一定的扩展性。研究中,绘制了各种尺寸器件,测量器件的性能,并分析上述版图效应对性能的影响。根据测量数据变化趋势分析相应版图效应的物理机制,并在原有psp模型中,引入版图参数及相应影响系数,再将这些参数和模型公式以子电路的形式引入到psp SPICE模型平台中去,重新定义两个基本参数迁移率μ0和平带电压VFBO。为了验证该模型,根据一定的提取规则,使用LVS工具提取出器件的版图参数,在本文提取出来模型的基础上,并用HSPICE仿真器件,得到器件的仿真数据。仿真结果表明,该模型很好的拟合了测量数据的趋势,仿真数据和测量数据的最大误差保持在5%左右,仿真的结果达到了预期设计的目标。本论文受国家科技部重大专项(核高基)“45nm成套产品工艺及IP-1”(2009ZX02023-2-1)子课题资助。

关键词：版图相关应力模型栅极多晶硅 psp模型

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深亚微米RF-CMOS器件物理与模型研究

深亚微米RF-CMOS器件物理与模型研究

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作者：郑伟杭州电子科技大学

学位级别：硕士

当今无线通讯市场发展迅速，特别是近几年射频识别技术的迅猛发展，使得人们争先开展对射频集成电路的研究工作。由于人们对SOC的孜孜追求，硅基CMOS工艺以其在数字集成电路中的成熟技术、低成本、低功耗等众多优势，一直受到人们的青睐... 详细信息

当今无线通讯市场发展迅速，特别是近几年射频识别技术的迅猛发展，使得人们争先开展对射频集成电路的研究工作。由于人们对SOC的孜孜追求，硅基CMOS工艺以其在数字集成电路中的成熟技术、低成本、低功耗等众多优势，一直受到人们的青睐。CMOS工艺按照摩尔定律发展，特征尺寸的持续缩小使其器件的特征频率已经超过了100GHz，这使得CMOS工艺下开展射频集成电路研究成为可能。电路仿真是集成电路设计的必要手段，而其设计成功率与所用模型的精确度与适用性有很大关系。集成电路器件的尺寸越小，集成度越高，工序就越复杂，对器件模型的精度和模型对先进工艺的适用性也就要求越高。器件建模的重点是保证电路仿真精度和对先进工艺的适用性。本文主要是对IBM 90nm模拟/RF工艺下的RF CMOS器件进行研究，通过对器件版图结构的分析，论证优化器件性能方法，并应用新一代CMOS工业标准的psp模型进行器件建模。从器件版图结构的物理角度构建了一套物理意义明确的RF器件模型。论文首先回顾了MOSFET模型的发展历程，特别是psp模型的发展，阐述了RF CMOS器件建模的要求，以及本课题开展的目的和意义。接着对深亚微米集约MOSFET器件模型中应用到的物理效应进行了分析与总结，包括对各种高阶效应的介绍。随后从器件版图入手，分析版图的布局布线对器件性能的影响。其次，在前面理论分析的基础上，对器件进行基于psp的建模，给出建模流程、方法及结果。然后，本文对RF CMOS器件的寄生拓扑网络做了量化分析，包括寄生电阻、寄生电容、衬底网络，给出了适合本文的RF CMOS射频子电路网络。提出RF CMOS建模方案，并应用本文前面给出的射频子电路网络完成RF CMOS器件建模。建模完成后，给出模型仿真与测量值的对比结果。在整个工作电压范围内，该模型在100 MHz 49.9 GHz的频段内可以很好地表征器件的射频特性。在文章的最后，给出器件建模的小信号等效电路法，应用此法对RF MOSFET版图优化后的器件考察其高频特性。从克服器件RF特性制约的角度出发，优化器件结构，分析其高频品质因子，给出具有前瞻性的RF CMOS优化方法。

关键词： MOSFET RF CMOS psp模型 Layout优化

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尺寸可变的65nm多叉指射频CMOS器件模型提取与优化

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电子器件 2011年第5期34卷 489-493页

作者：任铮李曦彭兴伟胡少坚石艳玲赵宇航上海集成电路研发中心上海201210 华东师范大学电子工程系上海200241

通过对CMOS psp直流核心模型进行STI参数的修正、探针电阻的引入和提取以及尺寸可变的源漏寄生电阻表达式的引入,呈现了一个尺寸可变的65 nm多叉指射频CMOS器件模型及其提取和优化方法。与实验数据比较结果表明,该模型及其提取和优化方... 详细信息

通过对CMOS psp直流核心模型进行STI参数的修正、探针电阻的引入和提取以及尺寸可变的源漏寄生电阻表达式的引入,呈现了一个尺寸可变的65 nm多叉指射频CMOS器件模型及其提取和优化方法。与实验数据比较结果表明,该模型及其提取和优化方法能够在14 GHz以内精确地预测器件性能。

关键词： RFMOSFET psp模型射频 65nm

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MOSFET集约模型的发展

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固体电子学研究与进展 2010年第2期30卷 192-198页

作者：伍青青陈静罗杰馨肖德元王曦中国科学院微系统与信息技术研究所上海200050

MOSFET集约模型作为连接半导体生产商与电路设计者之间的桥梁,是半导体行业不可或缺的一环。随着对器件物理效应的不断深入了解,以及不断满足电路设计新要求,MOSFET集约模型经历了长时间的发展。从模型的基础出发,介绍了基于阈值电压Vt... 详细信息

MOSFET集约模型作为连接半导体生产商与电路设计者之间的桥梁,是半导体行业不可或缺的一环。随着对器件物理效应的不断深入了解,以及不断满足电路设计新要求,MOSFET集约模型经历了长时间的发展。从模型的基础出发,介绍了基于阈值电压Vth、反型层电荷Qi和表面势Φs这三类MOSFET集约模型的发展历程及其主要特征。

关键词：场效应晶体管集约模型 BSIM模型 HiSIM模型 psp模型

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