在加州大学伯克利分校开发的名为BSIM3的3.2版本物理MOSFET器件模型如今被视为深亚微米CMOS电路设计的行业标准模型,它迅速被IC公司和厂商采用,用以模拟小至0.25微米的具有良好的精确度的器件。
对于器件缩小到0.10微米,一些物理机制的特性需要被更好得表征。这些机制包括,例如:
- 速度过冲
- 对弱反转电荷更好地建模
- LDD MOSFET的栅偏压相关源极和漏极串联电阻
- 对窄宽度效应的更为深入的物理探测
- MOSFET反转层的载波量化
基本上,开发BSIM4v4是为了明确解决下列问题,而BSIM3v3.2在这些方面相对存在不足和不够精确:
- 对亚0.13微米MOSFET器件精确建模
- 在射频、高频模拟和高速数字CMOS电路模拟中的精确度
- 模型功能(几何相关寄生参数模型)
作为一个公共领域的模型,BSIM4v4(如BSIM3v3一样)是一种沟通工具,简化了技术交流并提高了生产力。
如同BSIM3v3,BSIM4v4可解释主要物理效应:
- 在阈值电压上的短窄通道效应
- 非均匀掺杂效应
- 由于垂直领域引起的迁移减少
- 容积电荷效应
- 载子速度饱和
- 漏极感应势垒降低
- 通道长度调试
- 源极/漏极寄生电阻
- 衬底电流感应基极效应
- 量子力学电荷厚度模型
- 统一闪烁噪声模型
相对于BSIM3v3.2,BSIM4v4主要做了以下改进和新增功能
- 针对射频、高频模拟和高速数字应用的本征输入电阻精确模型
- 灵活的针对射频建模的衬底电阻网络
- 针对栅感应噪声的新的精确通道热噪声模型和噪声分区模型
- 非准静态(NQS)模型,与基于Rg的射频模型和稳定的交流模型一致,可解释在跨导和电容中的NQS效应
- 精确的栅极直接隧穿模型
- 针对各种源极//漏极连接和多触点器件的综合性几何相关寄生模型
- 针对陡峭垂直逆向掺杂分布的改进模型
- 针对Vth的袖珍模型、容积电荷效应和线路方程的改进模型
- 本征MOSFET模型的内部或外部不对称偏压相关源极/漏极电阻
- 可接受电气栅或物理栅
- 氧化厚度可按用户选择以物理精确模式作为模型输入值
- 同时针对IV和CV的量子力学电荷层厚度模型
- 针对预测性建模的更精准迁移模型
- 栅感应漏极泄漏(GIDL)电流模式,首次在BSIM中可用
- 改进的统一闪烁(1/f) 噪声模型可平滑处理所有偏压区域,解释容积电荷效应
- 针对源极结和漏极结的不同二极管IV和CV特性
- 有/无电流限制的结二极管击穿
- 被定义为模型参数的栅极介电常数
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