【摘 要】
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FinFET因其具有良好的沟道控制效果,更低的功耗,更好的可微缩特性,已经成为了当今的主流工艺。但由于FinFET器件具有3D特性,其漏源寄生电阻与电容的复杂化性与重要性正随着器件尺寸的不断微缩逐步增加。因此一个能描述FinFET器件3D特性以及具有可预测性的漏源寄生电容与电阻的紧凑模型,对器件进一步微缩研发与电路开发具有很重要的作用,成为一个很迫切的需求。针对以上问题,本文基于7纳米FinFET
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FinFET因其具有良好的沟道控制效果,更低的功耗,更好的可微缩特性,已经成为了当今的主流工艺。但由于FinFET器件具有3D特性,其漏源寄生电阻与电容的复杂化性与重要性正随着器件尺寸的不断微缩逐步增加。因此一个能描述FinFET器件3D特性以及具有可预测性的漏源寄生电容与电阻的紧凑模型,对器件进一步微缩研发与电路开发具有很重要的作用,成为一个很迫切的需求。针对以上问题,本文基于7纳米FinFET器件,建立了一个能够描述FinFET器件3D特性的漏源寄生电阻与电容的紧凑模型,并且该模型对于5纳米甚至3纳米节点有一定预测性;同时采用Synopsys的Sentaurus TCAD对本文建立的紧凑模型进行了验证。本文首先采用Sentaurus TCAD工具,搭建了一个7纳米FinFET TCAD模型。该模型在器件结构上参考了Global Foundries/Samsung的7纳米工艺,在沟道截面电子密度以及电势分布通过泊松-薛定谔量子仿真器的仿真结果来校准。在此基础上器件的Id-Vg曲线与Global Foundries/Samsung的7纳米FinFET器件相校准,总体误差在5%以内。随后从器件物理的角度出发,根据TCAD仿真结果得出的电流、电势以及电场的分布分析了漏源寄生电容电阻存在的位置,将漏源寄生电阻电容划分成不同模块。电阻主要被划分成重合区电阻Rov、扩展区电阻Rext、外延生长漏源区电阻Repi以及肖特基接触电阻Rcon四个部分;电容被划分成栅极外部边缘电容Cfg,o、栅极内部边缘电容Cfg,i、重合区电容Cov以及PN节电容Cj。根据分析的结果本文建立了一个能够描述FinFET 3D寄生特性的紧凑模型。最后使用基于TCAD仿真的漏源寄生电容电阻提取方法,从TCAD仿真结果中提取出漏源寄生电容电阻值,并将TCAD仿真结果提取值与本文紧凑模型计算值进行比较。结果表明紧凑模型的计算值与TCAD仿真结果提取值最大误差不超过10%,总体误差在4%以内。此外本文还从模型的角度分析了漏源寄生电容电阻的变化趋势,并分析减小寄生效应的方法。
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