在超大型積體電路中之小幾何結構Ｎ通道╱互補式金氧半場效電晶體的電流─電壓特性──計測分析及模擬

Abstract

本文提出小幾何結構加強金氧半場效電晶體之洩極電流特性的解析模型，並且證明發 展出的模型相當準確，適合超大型積體電路之計算機輔助電路分析。 在本文中，首先提出一個新的移動率模型，其中包括表面碰撞及熱載子效應，此模型 亦應用於洩極電流特性公式中，除了移動率衰減效應外，串聯電阻、通道調變效應、 臨界電壓對洩極電壓的依賴性等，均為影響短通道金氧半場效電晶體洩極電流特性的 重要因素，這些效應將在本文中逐一加入所推導的模型中。由於此模型相當簡單，全 部的模型參數皆可輕易的由實驗測量求出，一套系統化的參數扱取法亦將於本文中述 及。 本文分兩大部分，皆專注於加強型金氧半場效電晶體之洩極電流特性的探討。在第一 部分中，第一個模型已發展成熟並已分別由Ｐ通道和Ｎ通道金氧半場效電晶體的移動 率及洩極電流特性，以及互補式金氧半場效電晶體反相器的轉換曲線一一得到驗證。 根據實驗與模擬比較，發現第一模型對廣泛通道長度及寬度變化均相當吻合。在第二 部分中，本文額外地考慮了臨界電壓對洩極電壓的依賴性，發展第二個模型，此模型 特別詳細地考慮小幾何結構效應。根據實驗證明，第二模型對短通道元件能提供更佳 的模擬。