0.8μm SOI/CMOS SPICE器件模型参数提取

论文摘要

本课题来自国内某科研单位的SOI SPICE/ CMOS模型参数提取技术研究项目。本文主要任务是:根据部分耗尽SOI MOS器件特点,设计器件测试结构和测试条件,确定提取策略和验证方法,最终提取完整适用的0.8μm SOI CMOS SPICE器件模型参数,形成有自主知识产权的SOI核心技术,为0.8μm SOI CMOS工艺平台的建设提供技术支撑,为抗辐射电路提供设计加工服务。本文研究了部分耗尽SOI器件特性和模型参数,设计了适合于0.8μm SOI器件模型参数提取的H型栅体接触NMOS和PMOS器件测试结构、测试条件、参数提取策略、优化提取流程和验证电路。本文完成了测试器件和验证电路的版图设计和制版,进行了前道工艺流片,用探针台和HP4155B参数测试仪实现了器件的圆片级参数测试,利用IC-CAP软件进行参数提取和器件仿真,最后用实际验证电路对提取的模型参数进行了验证。本文完成了0.8μm SOI / CMOS SPICE模型参数提取和验证工作。通过反相器、51级环振电路和16分频器电路,验证了提取的模型参数的有效性和实用性。本文的亮点是完成了模型参数提取的全过程,提供了经过验证可以实用的0.8um SOI /CMOS SPICE模型参数,证明具备提取完备的SOI SPICE器件模型参数的能力,基本达到课题的研究目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源与意义
• 1.2 SOI 技术概述
• 1.2.1 SOI 器件的特点
• 1.2.2 SOI 硅材料片制备技术
• 1.3 MOSFET SPICE 模型简介
• 1.3.1 SOI SPICE 器件模型选择
• 1.3.2 国内外SOI SPICE 器件模型参数提取技术研究现状
• 1.4 本论文的技术要点和工作安排
• 第二章 部分耗尽SOI MOS 器件研究
• 2.1 部分耗尽（PD）与全耗尽（FD）SOI MOS 器件
• 2.2 PD SOI MOS 器件特性
• 2.2.1 浮体效应
• 2.2.2 自加热效应
• 2.2.3 背栅效应
• 2.2.4 SOI 器件的瞬态浮体效应和瞬态特性
• 2.3 抑制PD SOI MOS 器件浮体效应的技术
• 2.3.1 体接触技术
• 2.4 小结
• 第三章 BSIMPD 模型研究
• 3.1 概述
• 3.2 MOS I-V 模型
• 3.2.1 浮体作用和有效体电位
• 3.2.2 高体电位（Vbs ）区的阈值电压
• 3.3 体电流模型
• 3.3.1 二极管和寄生BJT 电流
• 3.3.2 新碰撞电离电流等式
• 3.3.3 栅极导致漏极漏电流（GIDL）
• 3.3.4 体接触电流
• 3.3.5 体接触寄生效应
• 3.4 MOS C-V 模型
• 3.4.1 电荷守恒
• 3.4.2 内在电荷
• 3.4.3 源/漏结电荷
• 3.4.4 外部电容
• 3.4.5 体接触寄生效应
• 3.5 MOS 温度依赖性和自加热效应
• 3.5.1 温度依赖性
• 3.5.2 自加热效应
• 3.6 模型语法
• 3.6.1 语法结构
• 3.6.2 语法解释
• 3.7 小结
• 第四章 0.8μM CMOS/SOI SPICE 模型参数提取验证
• 4.1 准备工作
• 4.1.1 模型选择
• 4.1.2 SOI 工艺参数选择
• 4.1.3 0.8um CMOS/SOI 工艺技术
• 4.1.4 SOI 硅材料片规格
• 4.1.5 SOI SPICE 器件模型参数提取的设备软件准备
• 4.2 SOI SPICE 器件模型参数的提取策略、器件结构和测试条件设计
• 4.2.1 提取策略
• 4.2.2 器件结构设计
• 4.2.3 测试条件设计
• 4.3 0.8UM SOI SPICE 模型参数提取
• 4.3.1 0.8um SOI NMOSFET 器件模型参数提取
• 4.3.2 0.8um SOI PMOSFET 器件模型参数提取
• 4.4 参数验证
• 4.5 小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录：BSIMPD 模型参数（部分）