正版 用于集成电路仿真和设计的FinFET建模——基于BSIM-CMG标准

译者序
原书前言
第1章 FinFET——从器件概念到标准的紧凑模型
1.12 1世纪MOSFET短沟道效应产生的原因
1.2 薄体MOSFET理论
1.3 FinFET和一条新的MOSFET缩放路径
1.4 超薄体场效应晶体管
1.5 FinFET紧凑模型——FinFET工艺与集成电路设计的桥梁
1.6 第一个标准紧凑模型BSIM简史
1.7 核心模型和实际器件模型
1.8 符合工业界标准的FinFET紧凑模型
参考文献
第2章 基于模拟和射频应用的紧凑模型
2.1 概述
2.2 重要的紧凑模型指标
2.3 模拟电路指标
2.3.1 静态工作点
2.3.2 几何尺寸缩放
2.3.3 变量模型
2.3.4 本征电压增益
2.3.5 速度：单位增益频率
2.3.6 噪声
2.3.7 线性度和对称性
2.3.8 对称性
2.4 射频电路指标
2.4.1 二端口参数
2.4.2 速度需求
2.4.3 非准静态模型
2.4.4 噪声
2.4.5 线性度
2.5 总结
参考文献
第3章 FinFET核心模型
3.1 双栅FinFET的核心模型
3.2 统一的FinFET紧凑模型
第3章附录 详细的表面电动势模型
3A.1 连续启动函数
3A.2 四次修正迭代：实现和评估
参考文献
第4章 沟道电流和实际器件效应
4.1 概述
4.2 阈值电压滚降
4.3 亚阈值斜率退化
4.4 量子力学中的Vth校正
4.5 垂直场迁移率退化
4.6 漏极饱和电压Vdsat
4.6.1 非本征示例（RDSMOD=1和2）
4.6.2 本征示例（RDSMOD=0）
4.7 速度饱和模型
4.8 量子效应
4.8.1 有效宽度模型
4.8.2 有效氧化层厚度/有效电容
4.8.3 电荷质心累积计算
4.9 横向非均匀掺杂模型
4.10 体FinFET的体效应模型（BULKMOD=1）
4.11 输出电阻模型
4.11.1 沟道长度调制
4.11.2 漏致势垒降低
4.12 沟道电流
参考文献
第5章 泄漏电流
5.1 弱反型电流
5.2 栅致源极泄漏及栅致漏极泄漏
5.2.1 BSIM-CMG中的栅致漏极泄漏/栅致源极泄漏公式
5.3 栅极氧化层隧穿
5.3.1 BSIM-CMG中的栅极氧化层隧穿公式
5.3.2 在耗尽区和反型区中的栅极-体隧穿电流
5.3.3 积累中的栅极-体隧穿电流
5.3.4 反型中的栅极-沟道隧穿电流
5.3.5 栅极-源/漏极隧穿电流
5.4 碰撞电离
参考文献
第6章 电荷、电容和非准静态效应
6.1 终 端 电荷
6.1.1 栅极电荷
6.1.2 漏极电荷
6.1.3 源极电荷
6.2 跨容
6.3 非准静态效应模型
6.3.1 弛豫时间近似模型
6.3.2 沟道诱导栅极电阻模型
6.3.3 电荷分段模型
参考文献
第7章 寄生电阻和电容
7.1 FinFET器件结构和符号定义
7.2 FinFET中与几何尺寸有关的源/漏极电阻建模
7.2.1 接触电阻
7.2.2 扩散电阻
7.2.3 扩展电阻
7.3 寄生电阻模型验证
7.3.1 TCAD仿真设置
7.3.2 器件优化
7.3.3 源/漏极电阻提取
7.3.4 讨论
7.4 寄生电阻模型的应用考虑
7.4.1 物理参数
7.4.2 电阻分量
7.5 栅极电阻模型
7.6 FinFET 寄生电容模型
7.6.1 寄生电容分量之间的联系
7.6.2 二维边缘电容的推导
7.7 三维结构中FinFET边缘电容建模：CGEOMOD
7.8 寄生电容模型验证
7.9 总结
参考文献
第8章 噪声
8.1 概述
8.2 热噪声
8.3 闪 烁 噪 声
8.4 其他噪声分量
8.5 总结
参考文献
第9章 结二极管I-V和C-V模型
9.1 结二极管电流模型
9.1.1 反偏附加泄漏模型
9.2 结二极管电荷/电容模型
9.2.1 反偏模型
9.2.2 正偏模型
参考文献
第10章 紧凑模型的基准测试
10.1 渐近正确性原理
10.2 基准测试
10.2.1 弱反型区和强反型区的物理行为验证
10.2.2 对称性测试
10.2.3 紧凑模型中电容的互易性测试
10.2.4 自热效应模型测试
10.2.5 热噪声模型测试
参考文献
第11章 BSIM-CMG模型参数提取
11.1 参数提取背景
11.2 BSIM-CMG模型参数提取策略
11.3 总结
参考文献
第12章 温度特性
12.1 半导体特性
12.1.1 带隙问题特性
12.1.2 NC、Vbi和ΦB的温度特性
12.1.3 本征载流子浓度的温度特性
12.2 阈值电压的温度特性
12.2.1 漏致势垒降低的温度特性
12.2.2 体效应的温度特性
12.2.3 亚阈值摆幅
12.3 迁移率的温度特性
12.4 速度饱和的温度特性
12.4.1 非饱和效应的温度特性
12.5 泄漏电流的温度特性
12.5.1 栅极电流
12.5.2 栅致漏/源极泄漏
12.5.3 碰撞电离
12.6 寄生源/漏极电阻的温度特性
12.7 源/漏极二极管的温度特性
12.7.1 直接电流模型
12.7.2 电容
12.7.3 陷阱辅助隧穿电流
12.8 自热效应
12.9 验证范围
12.10 测量数据的模型验证
参考文献
附录
附录A 参数列表
A.1 模型控制器
A.2 器件参数
A.3 工艺参数
A.4 基本模型参数
A.5 几何相关寄生参数
A.6 温度相关性和自热参数
A.7 变量模型参数

随着集成电路工艺特征尺寸进入28nm以下节点，传统的平面MOSFET结构已不再适用，新型的三维晶体管（FinFET）结构逐渐成为摩尔定律得以延续的重要保证。本书从三维结构的原理、物理效应入手，详细讨论了FinFET紧凑模型（BSIM－CMG）产生的背景、原理、参数以及实现方法；同时讨论了在模拟和射频集成电路设计中所采用的仿真模型。本书避开了繁杂的公式推导，而进行了更为直接的机理分析，力求使得读者从工艺、器件层面理解BSIM－CMG的特点和使用方法。
本书可以作为微电子学与固体电子学、电子信息工程等专业高年级本科生、研究生的专业教材和教师参考用书，也可以作为工程师进行集成电路仿真的FinFET模型手册。

本书对符合工业界标准的ＢＳＩＭＦｉｎＦＥＴ模型（ＢＳＩＭ－ＣＭＧ）进行了深入讨论。针对ＦｉｎＦＥＴ晶体管结构、量子效应、泄漏电流、寄生参数、噪声、基准测试、模型参数提取流程以及温度特性分别进行了分析，*后还对ＢＳＩＭ－ＣＭＧ中的各类参数进行了详细说明。FinFET器件相比传统的平面晶体管来说有明显优势。首先，FinFet沟道一般是轻掺杂甚至不掺杂的，它避免了离散的掺杂原子的散射作用，同重掺杂的平面器件相比，载流子迁移率将会大大提高。另外，与传统的平面CMOS相比，FinFET器件在抑制亚阈值电流和栅极漏电流方面有着的优势。显然，FinFET优于PDSOI。并且，由于FinFET在工艺上与CMOS技术相似，技术上比较容易实现。 所以已被很多大公司用在小尺寸IC的制造中。