简化小尺寸MOS晶体管SPICE模型关键参数的研究

摘要

集成电路经历了由小规模、中规模、大规模到目前超大规模集成电路的发展，电路集成度的不断提高，主要源于半导体器件的尺寸持续缩小及生产工艺的不断进步。随着集成电路规模的扩大以及工艺的不断复杂化，用手工技术或者实验的方法去完成电路的设计已经是不可能的，为了能够准确地对集成电路进行设计和分析，必需使用计算机辅助设计模拟软件，SPICE就是电路设计领域最具代表性的模拟工具。为了适应集成电路技术与电路仿真技术的发展，SPICE在其中建立了多个级别的MOSFET模型。
　　 由于MOS器件尺寸的不断缩小，从而产生了窄沟道效应、短沟道效应、载流子速度饱和效应等多种二级效应，使得原本适用于长沟道MOS晶体管的MOS3模型已不再适用于小尺寸MOS晶体管，而BSIM模型虽然能够精确地描述MOS晶体管的器件特性，但模型自身包含的参数太多，计算太复杂，不利于工程设计人员的使用。
　　 本文就是针对以上这种情况，选取实际工艺下的NMOS为例，通过对MOS3模型的理论计算结果与BSIM模型的仿真结果进行比较分析，找出简化MOSFET模型的关键参数，用实际的计算去发现短沟道MOSFET模型的关键参数，并对模型进行修正，以适用于LDD和HALO结构的小尺寸MOS晶体管，由于MOS3模型比BSIM模型的模型参数少得多，因此可以将MOS3模型改造成简化的纳米MOSFET模型。