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SiGe器件电路模型参数提取

作　者: 王生荣
导　师: 杨谟华
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: SiGe HBT 应变硅参数提取 VBIC模型 MOS LEVEL3模型
分类号: TN303
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着无线通信技术的快速增长，基于Si工艺的半导体器件和集成电路已不能满足其发展需求。SiGe器件凭借其频率特性好、噪声系数低、集成度高、成本低以及与传统Si工艺相兼容的优势，展现了在无线通信领域的发展潜力。器件的工艺生产和电路的设计制造都离不开器件模型的参数提取，因此对SiGe器件及其参数提取技术进行研究具有重要的意义。论文通过对器件电路模型VBIC和MOS LEVEL3的分析，提出了相应的模型参数提取方法，建立了模型参数提取策略，并将该策略成功地应用到SiGe HBT器件VBIC模型和应变Si PMOS器件MOS LEVEL3模型的参数提取中，获得了较好的研究结果。通过对SiGe HBT器件直流特性和频率特性分析，提出了SiGe HBT器件电学参数与结构参数的关系及优化设计原则。利用二维数值模拟软件Medici对器件进行了模拟仿真，设计出了平面结构的SiGe HBT器件，并在中电集团24所进行了流片实验。测试结果显示其共射极电流增益β达到200，截止频率为2.7GHz。分析了并修改了VBIC器件模型，提出了模型主要参数的提取方法，并建立了相应的器件模型参数提取策略。利用器件的测试数据，提取了平面结构SiGe HBT器件VBIC模型的电流模型参数。器件传输饱和电流IS为5.878E-16A，正、反向厄利电压VEF、VER分别为25.19V和3.187V。在MOS LEVEL3器件模型的研究基础上，提出了应变Si PMOSFET MOS LEVEL3模型参数的提取方法及其提参策略。利用Angelent 4155a对应变Si PMOSFET的输出特性曲线和转移特性曲线进行了测试，并提取了MOS LEVEL3模型参数。器件的零偏阈值电压VTO为-0.4568V，低电场电子迁移率UO达到114.9cm²／Vs，迁移率调制系数THETA为0.1093V^-1。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题来源及研究意义  8
  1.2 模型参数提取的意义及动态  8-11
  1.3 SiGe技术国内外发展动态  11-14
  1.4 论文内容安排  14-15
第二章 SiGe器件原理及SPICE模型  15-30
  2.1 SiGe HBT器件基本原理  15-17
  2.2 SiGe HBT器件SPICE模型  17-23
  2.3 应变Si MOSFET基本原理  23-24
  2.4 应变Si MOSFET器件SPICE模型  24-30
第三章 SiGe HBT器件设计及参数提取  30-54
  3.1 参数提取的基本原理  30-32
  3.2 AURORA软件简介  32
  3.3 器件的设计  32-37
    3.3.1 发射区设计  33
    3.3.2 基区设计  33-34
    3.3.3 集电区设计  34-36
    3.3.4 模拟结果及分析  36-37
  3.4 器件的制备  37-38
  3.5 器件的测试  38-40
  3.6 改进的VBIC模型及其参数提取  40-48
    3.6.1 VBIC模型的改进  40-42
    3.6.2 电流参数提取  42-45
    3.6.3 电阻参数提取  45-47
    3.6.4 电容参数的提取  47-48
    3.6.5 渡越时间参数的提取  48
  3.7 参数提取结果及分析  48-54
    3.7.1 参数提取结果  48-52
    3.7.2 结果分析  52-54
第四章应变Si PMOSFET电路模型参数提取  54-62
  4.1 器件的设计制备及测试  54-58
    4.1.1 器件设计  54-56
    4.1.2 器件制备  56-57
    4.1.3 器件测试  57-58
  4.2 器件模型的选取  58-59
  4.3 提参策略的制定  59-60
  4.4 参数提取结果及分析  60-62
第五章结论  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
攻读硕士学位期间的研究成果  66

SiGe器件电路模型参数提取

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